Comportamento della tensione MOSFET a canale N comandato da microcontrollore


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Come visto in questo modello LTSpice, sto cercando di controllare un LED bianco (3,6 Vf @ 20 mA) collegato a una sorgente di tensione 7,5 con un MOSFET a canale N 2N7002 e un segnale di controllo 5V da un Arduino.

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Dato che la mia tensione di gate è di 5 V da un microcontrollore, mi aspettavo che il MOSFET fungesse sostanzialmente da interruttore. Osservando il grafico per il 2N7002, dato che la corrente desiderata è 20 mA e il Vgs è 5 V, mi aspettavo una caduta di tensione attraverso il transistor di quasi zero tale che la tensione di sorgente era ~ 7,5 V.

Tuttavia, come si vede nel grafico di simulazione, la tensione attraverso il transistor è in effetti piuttosto grande, in modo tale che la tensione di sorgente sia solo ~ 3 V (al contrario dell'atteso ~ 7,5 V).

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Quando ho inserito il circuito in questo circuito, ho ottenuto lo stesso risultato, una tensione di sorgente di ~ 3V.

Qualcuno può spiegare perché la tensione di sorgente del MOSFET è molto più bassa del previsto? E qualcuno può per favore raccomandare un transistor che mi consentirebbe effettivamente in questa situazione di creare un interruttore per pilotare il LED bianco con l'uso di un segnale a 5 V e un'alimentazione di alimentazione a 7,5 V?


Vgsth è da circa 2,1 a 2,5 V @ Id = 0,25 mA, se si assume quando il LED è biassato in avanti, 3,5 V appariranno su di esso e attraverso 200 ohm di resistenza 20 mA * 200 = 4 V (la tensione effettiva a una data corrente diretta verrà dai caratteri LED) . C'è qualche problema con il circuito. Connettere la fonte a GND e progettare di conseguenza.
user19579,

Risposte:


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Posiziona il carico tra l'alimentazione a 7,5 Volt e lo scarico MOSFET e otterrai un comportamento simile a un interruttore.

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab

Nel layout attuale, la sorgente fluttua in base alla corrente attraverso il LED e la resistenza. Quindi, Vgs non è compreso tra 0 e 5 Volt, ma molto più basso, a seconda di dove viene spostato l'origine in un determinato momento.

Ciò che è necessario affinché lo "switch" conduca quando viene dato un segnale positivo dall'Arduino, tirando così il suo nodo Drain a terra (o vicino ad esso), esprimendo così i ~ 7 Volt desiderati attraverso il LED + R3.


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Quindi un punto importante qui è che il FET è controllato dalla tensione gate-to-source, non dalla tensione gate-to-ground.
Peter Bennett,

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Solo per aggiungere al commento precedente, puoi controllare il tuo led con la disposizione che hai fornito, ma dovrai usare un mosfet del canale P.


Sì, ma l'OP dovrebbe rendersi conto che avrebbe bisogno di usare la logica negativa in questo caso, cioè se il GPIO è 0 il LED sarà acceso e viceversa. Oppure potrebbe controllare un NPN BJT o NMOS che controlla il PMOS per mantenere la logica positiva. Ma ora stiamo aggiungendo molti circuiti per un semplice interruttore a LED.
Jim
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