Auswahl eines MOSFET zur Ansteuerung der Last aus der Logik

35

Ich suche ein magnetisches Türschloss von einem Arduino zu fahren. Ich habe eine Frage zum Ansteuern eines Solenoids von einem Arduino gefunden , die eine Schaltung enthält, die für diese Art von Situation perfekt aussieht:

Ansteuerung eines Gerätes mit einem MOSFET

Was ich nicht verstehe, ist, wie man einen MOSFET für den Job auswählt. Nach welchen Eigenschaften sollte ich suchen, wenn ich meinen Logikpegel, meine Gerätespannung und meinen Gerätestrom kenne?

In diesem Fall ist es eine 5-V-Logik und die Last läuft mit 12 V / 500 mA, aber es wäre schön, die allgemeine Regel zu kennen.

arduino microcontroller transistors mosfet Polynom
quelle

Antworten:

40

Sie haben ein Luxusproblem: Es gibt Tausende von FETs, die für Ihren Job geeignet sind.

1) die logische Ebene. Sie haben 5 V und wahrscheinlich weniger als 200 mV, wenn Sie ausgeschaltet sind. Was Sie brauchen, ist , das ist die Schwellenspannung des Gates, bei der der FET zu leiten beginnt. Es ist für einen bestimmten Strom angegeben, den Sie auch im Auge behalten möchten, da er für verschiedene FETs unterschiedlich sein kann. Nützlich für Sie sind maximal 3 V bei 250 µA, wie beim FDC855N . Bei 200 mV (oder weniger) ist der Leckstrom viel geringer. VGS(th)

2) Maximale kontinuierlich. 6.1 A. OK.ID

3) das Diagramm: ID/VDS

Bildbeschreibung hier eingeben

Dies ist wieder für den FDC855N. Es zeigt den Strom, den der FET bei einer bestimmten Gate-Spannung absinkt. Sie können sehen, dass es 8 A für eine 3,5-V-Gate-Spannung ist, was für Ihre Anwendung in Ordnung ist.

4) . Der Einschaltwiderstand bestimmt die Verlustleistung. Beim FDC855N sind es maximal 36 mΩ bei 4,5 V Gate-Spannung, bei 5 V etwas weniger. Bei 500 mA führt dies zu einer Verlustleistung von 9 mW. Das ist mehr als gut genug. Sie können FETs mit besseren Zahlen finden, aber es ist wirklich nicht nötig, den zusätzlichen Preis dafür zu zahlen.RDS(ON)

5) . Die maximale Drain-Source-Spannung. 30 V für den FDC855N, also für Ihre 12 V-Anwendung OK.VDS

6) Paket. Möglicherweise möchten Sie ein PTH-Paket oder SMT. Der FDC885N wird in einem sehr kleinen SuperSOT-6-Gehäuse geliefert, was angesichts der geringen Verlustleistung in Ordnung ist.

So wird der FDC855N gut tun. Wenn Sie möchten, können Sie sich das Angebot von Digikey ansehen. Sie verfügen über hervorragende Auswahlwerkzeuge, und jetzt kennen Sie die Parameter, auf die Sie achten müssen.

stevenvh
quelle
Genial, ich bin mir ziemlich sicher, dass ich es jetzt verstehe. Ich habe mir den IRF520N von International Rectifier angesehen, der einen Vgs- Wert von 2,0 V aufweist, in derselben Tabelle jedoch einen Vgs-Schwellenwert von maximal 4,0 V erwähnt. Was bedeutet das? Es wird dann ein Vgs / Id-Diagramm mit Vgs-Werten von bis zu 10 V angezeigt. Aus dem Diagramm geht hervor, dass die ID bei Vgs = 5V für meine Anforderungen mehr als hoch genug ist. Ich habe mir den IRF520N angeschaut, weil ich ihn in TO220-Fällen für jeweils 0,21 Pfund vor Ort kaufen kann.
Polynom
2 V ist mindestens 4 ist maximal. Das lässt Ihnen nicht viel Spielraum, denken Sie daran, dass dies nur für 250 uA gilt, aber die Grafik zeigt normalerweise 4,5 A bei 5 V, also wahrscheinlich OK. Ich würde mich jedoch mehr zum FDC855N beugen, da dies maximal 3 VGS (th) sind.
Stevenvh
2
Ah, ich verstehe es jetzt - die Vgs (th) min muss höher sein als die logische Leckspannung und die Vgs (th) max muss niedriger sein als die normale logische Hochspannung. Ausgezeichnet. Ich werde mich dann wahrscheinlich für den STP55NF06 entscheiden, da er billig und lokal erhältlich ist. Danke für all die Hilfe! :)
Polynom
1
@stevenvh Wie betrachten wir die Verlustleistung, wenn wir einen FET-Transistor auswählen (in Anbetracht des Fragenszenarios)?
JeeShen Lee
1
@JeeShenLee - Leistung = Strom x Spannung = Strom zum Quadrat x Widerstand. Auch Spannung = Strom x Widerstand. Angenommen, Sie haben einen Strom von 2 A und möchten einen Spannungsabfall von maximal 120 mV, das ist 1% einer 12-V-Versorgung. Dann sollte der Widerstand weniger als 120 mV / 2 A = 60 . Sie werden keine Probleme haben, FETs zu finden, die noch besser abschneiden. Die Verlustleistung beträgt dann 120 mV x 2 A = 240 mW, die selbst ein FET in einem kleinen SMT-Gehäuse bewältigen kann. Es geht um die Wahl. Sie können nicht viel über den Strom tun, aber Sie können wählen, wie viel Spannungsabfall oder Verlustleistung Sie zulassen. Ω
Stevenvh
14

Sie benötigen einen MOSFET, der voll mit Ihrem 5V - Eingang drehen wird, die Spezifikation zu suchen ist Vth (Schwellenspannung)
Beachten Sie, dass diese Zahl nur der Anfang des Zuges auf, so dass der Drain-Source - Strom immer noch sehr niedrig sein (oft Sie sehen Vds = 1uA oder ähnliches als notierte Bedingung)

Wenn Ihre Vth zB 2 V beträgt, möchten Sie wahrscheinlich, dass sie bei 4 V gut eingeschaltet wird. Das Datenblatt enthält einen Vg vs. Id / Vds-Graphen, der zeigt, wie stark sich der MOSFET mit unterschiedlichen Gatespannungen einschaltet.
Rds ist der Drain-Source-Widerstand, der angibt, wie viel Leistung der MOSFET verbraucht (z. B. Id ^ 2 * Rds).

Außerdem muss es für die maximale Drain-Source-Spannung und den Drain-Source-Strom (Vds und Id) ausgelegt sein, die in Ihrem Fall 500 mA und 12 V betragen. So etwas wie Vds> = 20V und Id> = 1A wird in Ordnung sein.

Oli Glaser
quelle