Auswahl eines Transistors für High-Side-Schaltung bei 5 V mit einem Laststrom von 2 A

Ich mache eine High-Side-Schaltung von 5 V 2 A Last und werde für lange Zeit (1-10 Stunden) ein- oder ausgeschaltet sein.

Jetzt bin ich verwirrt darüber, welche Transistoren ich verwenden soll? oder MOSFETs? Brauche ich einen Kühlkörper? Ich bevorzuge wirklich SMD-Transistor oder MOSFET, wenn es möglich ist?

Ich möchte auch 5 V auf der anderen Seite des Transistors / MOSFET. Ich bin mir sicher, dass es zu einem Spannungsabfall kommen wird. Gibt es eine Möglichkeit, den Spannungsabfall zurückzubekommen? Zuerst dachte ich, ich sollte beim Schalten eine Bit-Hochspannung wie 7 V verwenden und dann den Spannungsregler auf die andere Seite stellen, damit ich die richtigen 5 V bekomme. Aber da die Last 2A beträgt. Die Leistung beträgt 10 W, wenn ich mich nicht irre. Dann denke ich, es ist zu viel Hitze.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Verlustleistung ist Spannungsabfall mal Strom. Wenn Sie einen Mosfet verwenden, der niedrig genug ist R D S ( Ö N ) dann können Sie einen ziemlich niedrigen Abfall haben. Kein Tropfen ist nicht möglich und wahrscheinlich nicht erforderlich.
Verwenden Sie für 2A auf jeden Fall einen MOSFET. Sie können den PNP gegen einen P-Kanal-FET austauschen, aber R2 loswerden. Stellen Sie sicher, dass die P-FET-Gate-Treiberspannung auf Logikpegel liegt.
Sein RDS(on) beträgt 40 mΩ, was einen Abfall von 0,08 V bedeutet. Machen Sie es 4,92 V. Rechts ?
@KyranF, Warum wird empfohlen, einen MOSFET für das 2A-Schalten zu verwenden? Gibt es nicht BJTs oder andere Transistortechnologien, die dies auch können? Was sind die unmittelbaren Vorteile, die Sie dazu veranlasst haben, MOSFET vorzuschlagen?
@sherrellbc wegen Spannungsabfall. Wenn Sie über ausreichend Spannungsreserve verfügen, können Sie alle ausgefallenen 30-A-Darlington-Treiber verwenden, die Sie möchten, jedoch auf Kosten von 1+V und der daraus resultierenden Verlustleistung und großen Gehäusegrößen.
@sherrellbc Dies ist auch eine "Leistungsschalter" -Anwendung. Wenn Sie eine interessantere Steuerung benötigen, können Sie sich für JFETs und IGBTs entscheiden, die alle verschiedene Transistortechnologien sind und dasselbe können, aber unterschiedliche Vor- und Nachteile haben.

Antworten (2)

Wie der in Ihrer Frage gezeigte BJT-High-Side-Schalter macht dies dasselbe mit einem N-Kanal- und einem P-Kanal-MOSFET:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Ihr Mikrocontroller 5 Volt an seinen Ausgangspins tolerieren kann, können Sie den Ausgang in einer Open-Drain-Konfiguration direkt an das Gate des P-Kanal-MOSFET anschließen und benötigen das N-Kanal-Gerät nicht.

R1 ist da, um sicherzustellen, dass der MOSFET eingeschaltet ist, wenn der N-Kanal-MOSFET ausgeschaltet ist. Aufgrund der invertierenden Natur des N-Kanal-MOSFET schaltet eine 0 am Ausgang des Mikrocontrollers die Last ein und eine 1 aus. Das Hinzufügen eines Pull-up (R2) auf 3,3 V am Ausgang des Mikrocontrollers hält die Last ab, wenn die Schaltung zum ersten Mal hochfährt. Sie möchten den Ausgangspin des Mikrocontrollers als Open-Drain konfigurieren.

Beachten Sie, dass sich in den Gate-Schaltungen der FETs keine Widerstände befinden, da es sich um spannungsgesteuerte Geräte handelt, im Gegensatz zu BJTs, deren Basen stromgesteuert sind.

Der DMP2035U hat einen typischen Rds(on) von 23 mΩ und kann 2,9 A kontinuierlich verarbeiten und 0,8 W abführen. Der Spannungsabfall beträgt also etwa 45 mV oder etwa 4,95 V über der Last.

Vielen Dank Tcrosley. Ich verwende jetzt HCT595 und sein Ausgang beträgt 5 V. Brauche ich in diesem Fall noch NChannel MOSFET? und was denken Sie über diesen MOSFET farnell.com/datasheets/1897538.pdf . Es hat einen Widerstand von 0,0020 Ohm.
Eine weitere Sache, wie DMP2035U 0,8 W abführt? Kannst du mir sagen, wie du das berechnet hast? Mein berechneter Wert scheint falsch zu sein. Ich habe I x I x R = P gemacht.
@xmenW.K. Ja, Sie sollten den P-Kanal-FET direkt von einem 5-V-HCT595 aus ansteuern können. Ich habe mich an Ihr Diagramm gehalten, wobei die uC 3,3 V von der Seite kamen. Sie sollten auch in der Lage sein, den Widerstand R1 zwischen Drain und Gate zu eliminieren (dh Sie brauchen nur den FET). Der Si7157DP ist ein bisschen übertrieben (max. 60A), aber er hat sicherlich einen niedrigen Rds(on). Die 0,8 W für den anderen FET waren die maximale Verlustleistung.
Ich könnte mich irren, aber R1 scheint auf Gate to Source zu sein.
@xmenW.K. Sie haben recht, ich habe diesen Kommentar geschrieben und dann festgestellt, dass ich den FET auf den Kopf gestellt hatte. Ich habe das Bild aktualisiert, konnte aber den Kommentar nicht aktualisieren.
Kein Problem, es passiert :) Ich habe noch eine Frage. Wie berechne ich die entstehende Wärme? Max Dissipation sieht sehr seltsam aus, es sind 104 W. Das ist viel Hitze. Ich verwende I x I x R, also kommen 0,008 W. Das ist fast nichts. Ist es richtig zu rechnen?
@xmenW.K. Die wahnsinnig große Zahl von 104 W ist die maximale Menge, die das Paket abführen kann. Aber überprüfen Sie die Notizen, es wird unter bestimmten Bedingungen auf 4 W reduziert. Die tatsächliche ist die gleiche, die Sie vor 2A * 2A * 0,002 = mickrige 8 mW gemacht haben. Sollte sehr cool laufen.

Sie möchten einen P-Kanal-MOSFET. Sie brauchen einen, der einen schön niedrigen Rdson mit nur 5 V Gate-Ansteuerung hat, aber das sollte nicht zu schwer sein, da Ihre Spannungsanforderungen niedrig sind. Sie können wahrscheinlich einen im kleinen 10-mΩ-Bereich finden.

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie finden einen mit 35 mΩ bei 5 V Gate-Ansteuerung. Bei 2 A fallen nur 75 mV ab, sodass Ihr Ausgang 4,925 V beträgt. Die Verlustleistung beträgt (2 A)²(35 mΩ) = 140 mW. Das ist wahrscheinlich grenzwertig für ein SOT-23-Paket - überprüfen Sie das Datenblatt. Es klingt angemessen für ein SOT-89-Paket, aber überprüfen Sie wie immer das Datenblatt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zwei MOSFETs parallel zu schalten. Das reduziert die Gesamtdissipation um 2 und die Dissipation von jedem um 4 relativ zu einem einzelnen FET. Zwei der gleichen FETs parallel aus dem obigen Beispiel würden insgesamt nur 70 mW verbrauchen. Im Idealfall verbraucht jeder 35 mW, was Sie kaum bemerken würden, wenn Sie warm werden. Sie teilen den Strom nicht genau gleich auf, aber selbst wenn man alle 70 mW abführen würde, wäre ein SOT-23 immer noch in Ordnung.

Was sollte ich im Datenblatt über Wärme überprüfen? Wie dieses hier fairchildsemi.com/datasheets/FD/FDN306P.pdf . Sein RDS(on) beträgt 40 mΩ, was einen Abfall von 0,08 V bedeutet. Machen Sie es 4,92 V. Und 0,16 mW Wärme.
Okay, ich verstehe, seine maximale Verlustleistung. Und seine 0,5W. Was meiner Meinung nach für 0,16 W in Ordnung ist?
Sehen Sie sich auch den Wärmewiderstand an. Das Gerät hat beim Löten 270°C/W wie in der Skizze dargestellt. Multipliziert mit b 0,16W ergibt 43°C, das Gerät kann also bis zu 60-70°C warm werden. Das ist in Ordnung, da das Gerät 150°C zulässt, aber Sie können es als unangenehm empfinden. Dann kann es helfen, die Leiterbahnbreite zu vergrößern und Kupfer unter das Gerät zu legen.
In all den Jahren habe ich nie daran gedacht, zwei MOSFETs parallel zu verwenden, um den Einschaltwiderstand zu senken - und den doppelten Vorteil der Verlustleistung pro Gerät zu erzielen. Danke für den Aha-Moment!
Auswahl eines Transistors für High-Side-Schaltung bei 5 V mit einem Laststrom von 2 A
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v