MOSFET oder bipolar zur Ansteuerung eines Magnetventils?

Ich fürchte, ich stimme Matts Schlussfolgerungen nicht zu.

Sie können BJTs mit niedrigen Sättigungsspannungen finden. Eine schnelle Suche bei Digikey ergab dieses . Bei 1 A beträgt die Sättigungsspannung typisch 45 mV, das entspricht einem FET mit einer$R_{DS(ON)}$von 45 mΩ. Nicht schlecht für einen BJT.
Und selbst die als typischer Wert verwendeten 200 mV Matt sind absolut kein Problem: Bei 0,67 A sind das 130 mW, und die „viel verschwendete Energie“ nach einem Jahr Dauerbetrieb beträgt 1,17 kWh. Beim NSS60601MZ4 sind das 0,26 kWh. Nicht das, was ich "viel" nenne.

Das Problem liegt woanders. Das Minimum$h_{FE}$von 120 bei 1 A ist für a spezifiziert$V_{CE}$von 2 V, dh der Transistor ist nicht in Sättigung. Die 45 mV gelten für einen Basisstrom von 100 mA und 1 A Kollektorstrom. Das nenne ich Verschwendung: Die 100 mA fließen überhaupt nicht durch die Last. Wenn Sie den Transistor von einem Mikrocontroller aus steuern, haben Sie das Problem, dass ein Mikrocontroller nicht so viel Strom liefern kann. Und schließlich vermerkt das Datenblatt, dass die 100 mA gepulst sind, sodass dies möglicherweise nicht kontinuierlich möglich ist (obwohl ich keinen Maximalwert für den Basisstrom finden konnte).

Das ist das Problem bei BJTs, insbesondere bei Strömen über etwa 0,5 A. Und hier glänzt der MOSFET. Antriebsstrom: nahe Null.$R_{DS(ON)}$: was Sie bezahlen möchten, 1 mΩ ist möglich. Sie müssen sich die minimale Gate-Spannung ansehen; Zum Ansteuern durch einen Mikrocontroller benötigen Sie einen Gate-FET mit Logikpegel .

Wenn FETs so großartig sind, warum verwenden wir dann immer noch BJTs? Kosten. Ein BJT kann 50 % billiger sein als ein FET. So einfach ist das wirklich.

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Scott erwähnt einen Darlington, um das Fahrstromproblem mit dem BJT zu überwinden. Ich habe es versäumt, es zu erwähnen, und ich hätte es tun sollen. Nicht weil es eine Lösung ist, sondern weil es keine ist! Ein Darlington hat eine (viel) höhere Sättigungsspannung als ein gewöhnlicher BJT; Ich habe Werte bis maximal 4 V gesehen. Aber selbst 1,5 V wären viel, wenn Sie eine Niederspannungsversorgung wie 12 V haben: Die reduzierte Spannung am Solenoid bedeutet, dass nur etwa 75 % der erforderlichen 8 W verfügbar sind, und das kann zu wenig sein, um das Solenoid zu aktivieren. Außerdem verbraucht der Transistor 1 W, und ein Darlington ist teurer als ein gewöhnlicher BJT, sodass der Kostenvorteil auch nicht zählt.

BJTs machen schreckliche Schalter. Ihr Vce liegt typischerweise bei etwa 300 mV. Das ist eine Spezifikation, die im Datenblatt verfügbar ist. MOSFETs haben typischerweise einen Rds on von weniger als 100 mOhm, was Vds fast vernachlässigbar macht.

Wie sehr interessiert es Sie in diesem Fall, dass die gesamten 12 V über das Solenoid abfallen? Wenn das wichtig ist, ist ein MOSFET die bessere Option. Ein BJT könnte mit dem Strom umgehen, aber es wird so sein, als würden Sie nur 11,7 V über Ihr Magnetventil bekommen.

Eine weitere Überlegung ist die Verlustleistung bei gleichem Strom. In Wirklichkeit wird der BJT-Strom aufgrund von Vce etwas niedriger sein.

BJT:

$P_q = I \cdot V = 0.666A \cdot 0.3V = 200mW$

MOSFET

$P_q = I^2 \cdot R_{ds} = (0.666A)^2 \cdot 50m\Omega = 22mW$

Der MOSFET ist 9-mal effizienter als der BJT. Das kann wichtig sein, wenn das betreffende Gerät im Dauerbetrieb ist.