Ich dachte, dass die Auswahl des richtigen MOSFET für meinen LED-Streifen einfach sein würde, bis ich herausfand, wie viele verschiedene Modelle es gibt.
Grundsätzlich möchte ich einen MOSFET, der es mir ermöglicht, einen 12V 6A (MAX) LED-Streifen mit PWM zu steuern, aber jedes Mal, wenn ich die Vgs sehe, werde ich durch Zahlen wie + -20V verwirrt. (Ich steuere es mit einem ATtiny13A oder ATtiny85 - 5V Pin Ausgang)
Ich habe viel gesucht und bin auf viele verschiedene Modelle gestoßen: IRFZ44N, TIP120, STB36NF06L und ein paar mehr. Aber ich bin mir nicht sicher, ob sie den Job machen werden
Welchen MOSFET soll ich verwenden und wie lese ich im Datenblatt, warum dies eine gute Wahl ist?
Ich bin neu in der Hobbyelektronik.
Antworten:
Der 12V und 6A ist ein guter Ausgangspunkt. Dies sagt mir, dass Sie einen Mosfet mit einer maximalen Drain-Source-Spannung von mehr als 12 V benötigen, also wären 20 V ein Mindestkriterium dafür.
Sie möchten 6A schalten und möchten dies mit minimalem Spannungsabfall tun - genau wie bei einem Relaiskontakt, also suchen Sie nach Rds (on) unter (say) 0,1 Ohm. Dies bedeutet, dass bei 6A am Gerät eine kleine Spannung von 0,6 V (Ohmsches Gesetz) erzeugt wird.
Dies führt jedoch zu einer Verlustleistung von 6 x 6 x 0,1 W = 3,6 W. Wenn Sie also ein Gerät für die Oberflächenmontage suchen, bevorzugen Sie eine geringere Verlustleistung von maximal 0,5 W.
Dies bedeutet, dass Rds (on) eher 0,014 Ohm entspricht.
Bisher benötigt Ihre Anwendung einen 20-V-Transistor, der 6 A mit einem Einschaltwiderstand von nicht mehr als 0,014 Ohm schalten kann.
Vgs ist "wie" die Spulenspannung an einem Relais - es ist die Spannung, die Sie an die Spule anlegen müssen, damit sie schaltet, ABER für einen FET ist es eine lineare Sache, und wenn Sie nicht genügend Spannung anlegen, wird der Mosfet nicht richtig einschalten - der Einschaltwiderstand ist zu hoch, es wird unter Last warm und es liegen ein oder zwei Volt an, wenn Sie einen schönen niedrigen Widerstand wünschen.
Sie müssen dann die Details der Spezifikation überprüfen, um zu sehen, wie viel Sie anwenden müssen, um den gewünschten niedrigen Einschaltwiderstand zu gewährleisten. Ein bisschen mehr dazu weiter unten.
Der IRFZ44N hat auf der Titelseite des Datenblattes: -
Vdss = 55 V, Rds (ein) = 17,5 Milliohm und Id = 49 A.
Es ist kein Gerät für die Oberflächenmontage, daher spielt ein bisschen mehr erzeugte Wärme (mit einem Kühlkörper) keine Rolle. Es wird also das tun, was Sie wollen, aber ich würde nach einem Gerät mit kleineren Vds (sagen wir 20 V) suchen. und Sie werden wahrscheinlich einen mit viel weniger als 10 Milliohm am Widerstand finden.
Wenn Sie sich die elektrischen Eigenschaften auf Seite 2 ansehen, werden Sie feststellen, dass für den 17,5-Milli-Ohm-Widerstand eine 10-V-Ansteuerspannung am Gate erforderlich ist (3. Zeile in der Tabelle unten). Weniger als dieses Antriebsniveau und der Einschaltwiderstand steigen wie die erzeugte Wärme.
An diesem Punkt kann ich mich nicht mehr für Sie entscheiden, aber ich glaube, Sie suchen nach einem Gerät, das mit Logikpegeln arbeitet. In diesem Fall funktioniert der IRFZ44N nicht.
Der STB36NF06L ist mit dem Einschaltwiderstand etwas höher, aber die Spezifikation legt nahe, dass er mit einem 5-V-Antrieb am Tor funktioniert - siehe elektrische Eigenschaften (EIN), aber ich wäre immer noch versucht, eine geeignetere zu finden.
Ich würde von versucht sein , diese . Der PH2520U ist ein Gerät mit 20 V, 100 A und 2,7 Milliohm, wenn die Gate-Spannung 4,5 V beträgt. Wenn Ihre Logikpegel 3V3 sind, überprüfen Sie Abbildung 9, um zu sehen, dass es bei 3V3 gut funktioniert.
Ein letzter Gedanke zu den Dingen: Sie möchten eine Last PWM-fähig machen. Wenn die Frequenz hoch ist, nimmt die Gate-Kapazität einen gewissen Ansteuerstrom in das Gate auf, um es schnell auf und ab zu bewegen. Manchmal ist es besser, den Durchlasswiderstand abzuwägen, um ein Gerät mit niedrigerer Vgs-Kapazität zu finden. Sie sind jetzt im Pferdehandel. Halten Sie die Schaltfrequenz so niedrig wie möglich und sie sollte von einem 5-V-Logikstift aus in Ordnung sein.
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Wenn Sie es mit Logikpegelausgängen verwenden möchten, müssen Sie als Erstes erwähnen, dass die Einschaltspannung für die meisten MOSFETs etwas zu hoch ist. Wählen Sie daher die für Digitalpegel geeigneten aus. Grundsätzlich suchen Sie nach einer niedrigen GATE-SOURCE-Spannung, die den für Ihre Anwendung erforderlichen Drain-Strom liefert. Suchen Sie nach "Logic Level Power MOSFETs N-Channel". Es kommt dann auf einen niedrigen Drain-Source-Widerstand an (denken Sie daran, dass die verlorene Leistung = I ^ 2 * R ist) und auf die Fähigkeit, die Strommenge zu verarbeiten, die Sie bei der gewünschten Spannung schalten möchten wechseln.
Suchen Sie nach einem Diagramm, das den Drain-Strom für eine bestimmte Gate-Source-Spannung anzeigt.
Das andere, was Sie bei MOSFET-Schaltern beachten sollten, ist, dass Sie diese aktiv ausschalten müssen. Zum Einschalten legen Sie eine Spannung an das Gate an. Um sicherzustellen, dass CHARGE vom Gate entfernt wird, fügen Sie einen Widerstand (100k - 1M0) zwischen Gate und Masse hinzu, oder stellen Sie sicher, dass Ihr Ausgang den Eingang auf Masse zieht, anstatt nur eine hohe Impedanz zu erhalten.
Eine Empfehlung finden Sie unter https://www.sparkfun.com/products/10213
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Erstens: Lernen Sie die "parametrische Suche" des Digi-Key-Katalogs kennen und lieben. Sie können damit nach gemeinsamen Parametern (wie Rdson, Vds usw.) aller Hersteller suchen. Es ist toll!
Zweitens: MOSFETs erfordern häufig eine 10-V-Ansteuerung des Gates, um die beste Leistung zu erzielen, und erfordern häufig erhebliche Ströme beim Umschalten (für sehr kurze Zeit), um sie schnell von "isolierend" auf "vollständig leitend" zu schalten. Wenn Sie sie zu lange in der Übergangszone belassen, heizen sie sich auf und versagen.
Vielleicht möchten Sie sich also einen MOSFET und einen geeigneten Treiberchip ansehen. Der IRS2301 ist ein MOSFET-Treiberchip, der 10 V aus einem 5 V- oder 3 V 3-Steuersignal in das Gate eines MOSFETs einspeisen kann (vorausgesetzt, Sie verwenden 5 V- oder 3 V 3 Arduino). Er kann zusätzlich 10 V-Antrieb über der Hauptspannung für liefern High-Side-Switching, aber das brauchen Sie in diesem Fall nicht, wenn Sie wechseln. Beachten Sie, dass die vollen 12V in die Versorgung des Treiberchips gelegt werden sollten.
Wenn Sie das Datenblatt nachschlagen, benötigen Sie das High-Side-Laufwerk nicht, wenn Sie nur auf die Low-Side schalten. Sie können also die Diode und den Bootstrap-Kondensator im Diagramm überspringen.
Sobald Sie eine Reihe von MOSFETs gefunden haben, die für Ihre Last ausreichen (was größtenteils einen ausreichend niedrigen Rdson bedeutet), können Sie nach Preis einkaufen. Ein weiterer nützlicher Parameter ist die Suche nach einer geringen Gateladung, da das Gerät dadurch schneller schaltet. Es ist jedoch typisch, dass die erforderliche Gateladung umso höher ist, je niedriger der Rdson ist.
Der Arduino selbst ist nur für 25 mA (absolut max. 40 mA) aus einem einzelnen Pin ausgelegt, was wahrscheinlich nicht ausreicht, um die MOSFETs schnell genug anzusteuern. Ich habe versucht, PWM ohne Treiberchip bei 6A-Lasten durchzuführen, und es funktioniert nicht so gut. Entweder brennen Sie die Pins des Arduino aus oder Sie führen einen Strombegrenzungswiderstand ein und treiben die MOSFETs am Ende nicht schnell genug an.
Ein weiterer Grund zur Sorge ist die maximale Spannung. Wenn auf dem Datenblatt 20 V steht, bedeutet das, dass dies der Fall ist. Wenn Sie eine induktive Last betreiben, die über die Nennspannung ansteigt, werden Ihre MOSFETs zerstört. Da LEDs jedoch nicht sehr induktiv sind, reicht wahrscheinlich ein kleiner Kondensator zum Absorbieren der Induktivität des Verbindungskabels aus, um Ihren Schalter zu schützen.
Derzeit ist das NXP PSMN1R1-25YLC mit einem Einzelpreis von 1,50 US-Dollar das billigste bei DigiKey verfügbare Gerät in Einzelmengen und mit einem ausreichend niedrigen Rdson-Preis.
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Fand dieses Video, das ich hilfreich fand. Ich dachte, ich wollte es mit anderen Leuten teilen, die meine Frage lasen
http://www.youtube.com/watch?v=10R0Mrqwjuo
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