MOSFET als Schalter - Drain-Source-Widerstand (Spannungsabfall) zu groß

Ich versuche, einen IRF510-MOSFET als Schalter für meinen JSN-SR04T-Ultraschallsensor zu verwenden, der mit einem ESP32-basierten Mikrocontroller verbunden ist.

  • Das Gate ist mit einem GPIO-Pin verbunden, der ~3,3 V ausgibt und auch mit einem 10-kOhm-Widerstand geerdet ist.
  • Der Sensor liegt zwischen Vcc und Drain.
  • Die Quelle ist geerdet.

Wenn ich meinen GPIO-Pin einschalte, schaltet der MOSFET ein, aber die Spannung zwischen Drain und Source beträgt ~ 1,5 V, was bedeutet, dass mein Sensor nicht einschaltet (er benötigt 3,3 V.) Sollte die Spannung zwischen Drain und Source nicht sein fast 0? Was könnte die Ursache sein?

Sie müssen den GPIO als Push-Pull-Ausgang konfigurieren. Und die Gate-Source-Schwellenspannung des IRF510 kann bis zu 4 V betragen. Dies bedeutet, dass 3,3 V möglicherweise nicht ausreichen, um den MOSFET vollständig einzuschalten. Etwas zwischen 10 V und 20 V garantiert ein vollständiges Einschalten.

Antworten (4)

Sie fahren den IRF510 bei weitem nicht mit genügend Gate-Source-Spannung: -

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3,3 Volt sind einfach zu niedrig für diesen MOSFET. Selbst bei 4,5 Volt, wenn Sie versuchen würden, 100 mA zu nehmen, würde der Spannungsabfall 100 mV betragen. Sie haben nicht gesagt, welchen Strom Ihr Sensor aufgenommen hat, aber bei 3,3 Volt Gate-Ansteuerung ist der IRF510 eine schlechte Wahl. Das sagen auch die Worte im Datenblatt: -

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4 Volt Gate-Source-Spannung verursachen garantiert nur einen Drain-Strom von 250 μA.

Vielen Dank für eine ausführliche Antwort. Ich habe das Datenblatt nicht richtig verstanden.

Betrachten Sie die quadratische Gleichung für RdsOn, die vom Quadrat der Differenz der Gate- zur Schwellenspannung zum Erreichen des Nenn-RdsOn abhängt.

Die Massenproduktion von FETs hat eine breite Toleranz für den Drain-Schwellenstrom von der Gate- zur Source-Spannung. Die herkömmlichen FETs haben eine Vgs(th)-Bewertung von etwa 2 bis 4 V. In den letzten zehn Jahren wurden über 50.000 neue FET-Varianten hergestellt, viele davon für die Spannungssteuerung auf Logikebene mit einem niedrigeren Schwellenbereich als dem Bereich von 2 bis 4 V.

Typischerweise möchten Sie für die herkömmlichen 2- bis 4-V-FETs mindestens 250% mehr Gate-Spannung als Vgs (th) alias Vt. (Dies war Ihr Fehler)

Für die Logikpegel-FETs mit Schwellenwerten, die eine 3-V-Steuerung zulassen, müssen die Schwellenwerte unter 50 % der minimalen Steuerspannung oder weniger liegen.

Da dies kostensensible Entscheidungen sind, wählen Sie die beste Übereinstimmung unter Verwendung von RdsOn max und Vgs minimum, die Sie garantieren können, und bestimmen Sie den Temperaturanstieg der Wärmeableitung für den Strom und RdsOn, den Sie benötigen, um einen übermäßigen Anstieg der Sperrschichttemperatur wie > 60 °C zu vermeiden was sich auf die MTBF auswirkt.

Details zu FET-Parametern

Die Ursache ist 3,3 V Gate-Ansteuerspannung.

Der FET schaltet sich kaum bei 3,3 V ein, er braucht viel mehr.

Hier gibt es viele richtige Antworten (Ihre Gate-Spannung reicht für den FET nicht aus), aber sonst hat niemand die Lösung gepostet. Es gibt viele Logikpegel-kompatible MOSFETs, die Sie finden können. Außerdem benötigen Sie bei einem so kleinen Laststrom keinen großen FET mit entsprechend großer Gate-Ladung, sodass Sie ihn direkt von Ihrem Mikrocontroller aus ansteuern können.

Hier ist ein Link zu einigen Kandidaten: https://www.digikey.com/short/fz4tmwr7

Vielen Dank, so eine werde ich mir sicher zulegen. Ich glaube, ich habe die IRF510-Dokumentation nicht richtig gelesen.
MOSFET als Schalter - Drain-Source-Widerstand (Spannungsabfall) zu groß
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