Cosa cercare nel foglio dati quando si sceglie un MOSFET?


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Ho pensato che scegliere il MOSFET giusto per la mia striscia LED sarebbe stato facile fino a quando non avessi scoperto quanti modelli diversi ci sono.

Fondamentalmente voglio un MOSFET che mi permetta di controllare con PWM una striscia led 12V 6A (MAX), ma ogni volta che vedo il Vgs mi confondo a causa di numeri come + -20V .. (lo controllo con un ATtiny13A o ATtiny85 - Uscita pin 5V)

Ho fatto molte ricerche e mi sono imbattuto in molti modelli diversi: IRFZ44N, TIP120, STB36NF06L e molti altri .. ma non sono sicuro che faranno il lavoro

Quale MOSFET devo usare e come posso leggere nel datasheet perché questa è una buona scelta?

Sono nuovo di elettronica per hobby.


Qual è la corrente media effettiva che pulserai nei LED? È necessario un transistor che abbia la dissipazione e la gestione della corrente per quello, non per la corrente massima di 6A che la striscia LED può sopportare.
Kaz

Ho una di queste strisce LED di facile taglio (striscia di taglio per ogni 3 ° LED RGB) e voglio essere in grado di tagliare in qualsiasi lunghezza adatta alle mie esigenze.
Norfeldt,

Risposte:


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I 12V e 6A sono un buon punto di partenza. Questo mi dice che hai bisogno di un mosfet con una capacità di tensione massima di drain maggiore di 12V, quindi 20V sarebbe un criterio minimo per questo.

Vuoi cambiare 6A e vorrai farlo con la minima caduta di voltaggio - proprio come un contatto di relè, quindi stai cercando Rds (on) sotto (diciamo) 0.1 ohm. Ciò significa che a 6A svilupperà una piccola tensione attraverso il dispositivo di 0,6 V (legge ohm).

Tuttavia, ciò produrrà una dissipazione di potenza di 6 x 6 x 0,1 W = 3,6 W, quindi se stai cercando un dispositivo a montaggio superficiale preferiresti una disgregazione inferiore di forse 0,5 W max.

Ciò significa che Rds (on) sarebbe più simile a 0,014 ohm.

Finora, l'applicazione richiede un transistor da 20 V, in grado di commutare 6 A con una resistenza di accensione non superiore a 0,014 ohm.

Vgs è "come" la tensione della bobina su un relè - è la quantità di tensione che è necessario applicare alla bobina per farla cambiare MA per un FET è una cosa lineare e, se non si applica abbastanza tensione, il mosfet non si accende correttamente - la sua resistenza di accensione sarà troppo elevata, si riscalda sotto carico e ha un volt o due di fronte quando si desidera una bassa resistenza.

È quindi necessario ispezionare i dettagli delle specifiche per vedere quanto è necessario applicare per garantire la bassa resistenza che si desidera. Un po 'di più su questo più in basso.

L'IRFZ44N ha sulla prima pagina del foglio dati: -

Vdss = 55V, Rds (on) = 17,5 milli ohm e Id = 49A

Non è un dispositivo a montaggio superficiale, quindi un po 'più di calore generato non avrà molta importanza (con un dissipatore di calore), quindi farà quello che vuoi, ma farei una ricerca su un dispositivo con Vds più piccoli (diciamo 20 V) e probabilmente ne troverai uno con una resistenza molto inferiore a 10 milli ohm.

Se si osservano le caratteristiche elettriche a pagina 2, si noterà che i 17,5 milli ohm sulla resistenza richiedono una tensione di pilotaggio di 10 V sul gate (terza riga in basso nella tabella). Meno di questo livello di azionamento e la resistenza all'accensione aumenta come il calore prodotto.

A questo punto non posso più decidere per te, ma penso che potresti essere alla ricerca di un dispositivo che operi da livelli logici. Nel qual caso IRFZ44N non funzionerà.

Lo STB36NF06L è un po 'più alto con l'on-resistenza, ma le specifiche non suggeriscono che funzionerà da un'unità 5V sul cancello - vedi caratteristiche elettriche (ON), ma sarei ancora tentato di trovare uno che è più adatto.

Sarei tentato da questo . Il PH2520U è un dispositivo da 20 V, 100 A, 2,7 milli ohm quando la tensione del gate è di 4,5 V. Se i tuoi livelli logici sono 3V3, controlla la figura 9 per vedere che funzionerà bene a 3V3.

Un ultimo pensiero sulle cose: vuoi caricare un PWM e se la frequenza è alta scoprirai che la capacità del gate porta un po 'di corrente nel gate per farlo muovere su e giù rapidamente. A volte è meglio scambiare la resistenza per trovare un dispositivo con capacità Vgs più bassa. Ti interessa il commercio di cavalli adesso. Mantenere il più basso possibile sulla frequenza di commutazione e dovrebbe funzionare correttamente da un pin logico a 5 V.


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Grazie mille @Andy per il tempo che mi hai dedicato. La tua risposta mi ha dato molto su cui riflettere e devo solo digerirla.
Norfeldt,

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Per qualsiasi domanda amico, fai solo una domanda
Andy aka

Se il mosfet riguarda la tensione e non la corrente, è possibile utilizzare un transistor più piccolo per controllare il mosfet?
Norfeldt,

@Norfeldt Per prestazioni decenti, la mia raccomandazione è un circuito push-pull come UCC27424D - è un driver mosfet low-side - funzionerà da 4 V a 15 V dalla memoria.
Andy aka

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Se lo utilizzerai con uscite a livello logico, la prima cosa da menzionare è che la tensione di accensione per la maggior parte dei MOSFET è un po 'troppo alta, quindi devi scegliere quelli appositamente progettati per i livelli digitali. Fondamentalmente stai cercando una bassa tensione GATE - SOURCE che fornirà la quantità di corrente DRAIN per la tua applicazione. Cerca "MOSFET di potenza a livello logico N-Channel" Quindi si riduce alla bassa resistenza Drain-Source (ricorda Potenza persa = I ^ 2 * R) e la capacità di gestire la quantità di corrente che vuoi commutare alla tensione che desideri per passare.

Cerca un grafico che mostri la corrente di Drain per una particolare tensione della sorgente Gate.

L'altra cosa da ricordare sugli switch MOSFET è che è necessario attivamente disattivarli - Per accendere si inserisce una tensione sul gate. Per assicurarsi che CHARGE sia rimosso dal gate, aggiungere un resistore (100k - 1M0) tra il gate e la terra o assicurarsi che l'uscita tira l'ingresso a terra anziché diventare un'impedenza elevata.

Per quanto riguarda una raccomandazione, dai un'occhiata a https://www.sparkfun.com/products/10213


Grazie @JIm il tuo suggerimento mi ha indicato di acquistare questo datasheet.thaishopetc.com/d/RFP50N06.pdf MOSFET su ebay - nel frattempo aspetto la spedizione proverò a saperne di più sui MOSFET
Norfeldt

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Primo: impara ad usare e ad amare la funzione "ricerca parametrica" ​​del catalogo Digi-Key. Ti consente di cercare parametri comuni (come Rdson, Vds, ecc.) In tutti i produttori. È meraviglioso!

Secondo: i MOSFET richiedono spesso un azionamento di 10 V nel gate per le migliori prestazioni e spesso richiedono correnti significative durante la commutazione (per periodi di tempo molto brevi) per scacciarli rapidamente dall'isolamento alla "conduzione completa". Se li tieni nella zona di transizione per troppo tempo, si surriscaldano e falliscono.

Pertanto, potresti voler guardare un MOSFET più un chip driver adatto. L'IRS2301 è un chip driver MOSFET che può inserire 10 V nel gate di un MOSFET da un segnale di controllo 5 V o 3 V3 (supponendo che Arduino 5 V o 3 V sia quello che stai usando.) Può inoltre fornire unità 10 V sopra la tensione principale per commutazione lato alto, ma non è necessario in questo caso, se si cambia. Si noti che l'intero 12V deve essere inserito nella fornitura del chip del driver.

Se si cerca la scheda tecnica, non è necessario il drive lato alto se si passa solo al lato basso; così puoi saltare il diodo e il condensatore bootstrap nel diagramma.

Dopo aver trovato un numero di MOSFET sufficienti per il tuo carico (che significa in gran parte Rdson sufficientemente basso), puoi acquistare sul prezzo. Tuttavia, un altro parametro utile è alla ricerca di una carica di gate bassa, poiché ciò significa che il dispositivo cambierà più velocemente. È tipico che più basso è il Rdson, maggiore è la carica di gate richiesta.

Lo stesso Arduino è valutato solo per 25 mA (massimo 40 mA assoluto) da un singolo pin, che probabilmente non è abbastanza per pilotare i MOSFET abbastanza rapidamente. Ho provato a fare PWM senza un chip driver a carichi di 6A, e non funziona così bene. O bruci i pin dell'Arduino o introduci un resistore limitatore di corrente e finisci per non guidare i MOSFET abbastanza rapidamente.

Un'altra cosa di cui preoccuparsi è la massima tensione. Quando la scheda tecnica indica 20 V, significa che. Se stai guidando un carico induttivo che può aumentare al di sopra della tensione nominale, ucciderai i tuoi MOSFET. I LED non sono molto induttivi, tuttavia, quindi un piccolo condensatore per assorbire l'induttanza del filo di collegamento è probabilmente sufficiente per mantenere l'interruttore sicuro.

Attualmente, il dispositivo più economico disponibile su DigiKey disponibile in singole quantità, con Rdson sufficientemente basso, è il NXP PSMN1R1-25YLC, a $ 1,50 in single.


L'utilizzo di una giunzione bipolare prima del MOSFET sarebbe considerato un "driver"? Sto già utilizzando un L7805 su un alimentatore da 12V per alimentare ATTiny85 con una potenza di 5 V. Quindi usando un LM317 per ottenere 10 V per andare al gate MOSFET e mentre viene controllato da un BC549 che poi è di nuovo controllato dal chip ATtiny85 ..? Sono pazzo?
Norfeldt,

È possibile alimentare il MOSFET o il driver con 12V direttamente senza alcuna regolazione.
Jon Watte,

Va bene, quale parametro nel foglio dati mi direbbe quanta corrente il MOSFET scaricherebbe per essere acceso. Avrei bisogno di saperlo, quindi brucio il transistor NPN bipolare.
Norfeldt

I tre parametri sono: - carica del gate (quanta carica accumulare) o capacità del gate - tensione di pilotaggio (a quale tensione la si guida) - resistenza del gate Si noti che la capacità anche per MOSFET molto grandi viene misurata in pico o nanofarad . I MOSFET di potenza più grandi possono avere una capacità di 15 nF e una resistenza di gate di alcuni Ohm. Pertanto, la corrente istantanea per una tensione di 12 V su una resistenza di gate di 2 Ohm potrebbe essere di 6A, assumendo l'impedenza della sorgente zero. Questa è tutta la corrente impulsiva, una volta accesa non c'è corrente continua. Questa è la cosa buona dei MOSFET!
Jon Watte,

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