Mosfet provoziert einen hohen Spannungsabfall und wird heiß

Ich verwende einen STP16NF06L- Mosfet, um eine Pumpe anzutreiben (12 V / 3 A). Das Problem ist: An der Pumpe liegen nur 5 V an (also 7 V Spannungsabfall am Mosfet), und dadurch wird der Mosfet sofort heiß. Ich treibe den Mosfet mit dem Himbeer-Pi über einen Optokoppler .

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Ich habe 5 V zwischen Mosfet-Gate und Masse gemessen, ich denke, es sollte voll eingeschaltet sein.

Ihre Quelle benötigt ca 4 v (im schlimmsten Fall) zwischen sich und dem Tor. Ihre Pumpe will wahrscheinlich 12 v . Haben Sie darüber nachgedacht, den IRF530 stattdessen in den (-) Zweig Ihres Pumpenkreislaufs zu stecken?
Dem MOSFET ist es egal, wo sich das Gate relativ zu Ground befindet - er weiß nur, wo sich das Gate relativ zu seiner Source befindet.

Antworten (2)

Sie versuchen, einen N-Kanal-MOSFET für einen High-Side-Schalter zu verwenden, und Sie schalten ihn nicht ein, weil Sie das Gate nicht richtig ansteuern.

Damit sich der MOSFET einschaltet, sollte das Gate eine bestimmte Spannung (V GS ) über der Source des MOSFET haben. Wenn die Quelle selbst eine positive Spannung hat, muss V GS über dieser Spannung liegen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten +12 V am Pluspol der Pumpe haben und das Gate mit V GS = 5 V ansteuern . Dann müsste die Gate-Spannung gegen Masse +17V betragen. Dafür haben Sie in Ihrem Stromkreis keine ausreichend hohe Versorgungsschiene.

Wie ist die beobachtete Verlustleistung zu erklären? Wenn Sie versuchen, den MOSFET einzuschalten, lag die Spannung am positiven Anschluss der Pumpe irgendwo zwischen 0 V und +5 V. Es ist immer noch genug Spannung vorhanden, um den MOSFET teilweise einzuschalten. Infolgedessen fließt immer noch ein gewisser Strom durch ihn und es gibt einen Spannungsabfall darüber. Es kann nicht vollständig eingeschaltet werden, und es kann nicht vollständig ausgeschaltet werden.

Optionen, um dies zu beheben:

  • Verwenden Sie denselben N-Kanal-MOSFET als Low-Side-Schalter.
  • Verwenden Sie einen P-Kanal-MOSFET, wenn Sie aus irgendeinem Grund einen High-Side-Schalter benötigen.
Ist es dasselbe mit einem bipolaren npn-Transistor?
@JamesMagnus: Ja. NPNs und PNPs sind Duale voneinander, genauso wie NMOS und PMOS Duale voneinander sind. Wenn Sie ein NPN auf die gleiche Weise verwenden, haben Sie eine Schwellenspannungsabfalldifferenz zwischen der Basisspannung und dem Emitter (ca. 0,8 V für Leistungs-BJT). Verwenden Sie stattdessen einen PNP, in diesem Fall haben Sie stattdessen nur einen Sättigungsspannungsabfall (~ 0,2 V).

Ihr Problem ist, dass Sie einen N-Kanal-MOSFET als High-Side-Schalter verwenden. Dies wird nicht empfohlen. Vorausgesetzt, Ihre Pumpe muss nicht an die +12-V-Masse angeschlossen werden, wäre die korrekte Konfiguration für Ihren STP16NF06L als Low-Side-Schalter:

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Und nur der Mosfet-Platz im Stromkreis erklärt die unglaubliche Verlustleistung? Oh, ich verstehe: In meiner Schaltung liegt die Gate-Spannung zwischen Gate und Pumpe + und nicht zwischen Gate und Masse.
Ja. Weil es nicht richtig gefahren wird. In Ihrer Konfiguration wird es zu einem Widerstand, da das Gate eine feste Spannung (~ 5 V) hat, die Quelle jedoch versucht, auf 12 V anzusteigen.
Nur als Punkt, ein NMOS ist ein großartiger Schalter für negativere Spannungen (unterbricht den Stromrückweg, normalerweise auf Masse oder am negativsten). Und ein PMOS ist ein großartiger Schalter für positivere Spannungen (unterbricht den Stromversorgungspfad, normalerweise die Stromversorgung). Sie sind Duale voneinander, daher machen beide in den entgegengesetzten Situationen schlechtere Schalter (pmos auf der niedrigen Seite oder nmos auf der hohen Seite leiden beide unter einem Schwellenspannungsabfall).
Der Teil, wo "so machen beide schlechtere Schalter in den entgegengesetzten Situationen" ist nicht ganz richtig. Es ist viel einfacher, sie anzusteuern, wenn nmos die Stromrückgabe und pmos den Versorgungsstrom unterbricht, aber sie können in entgegengesetzten Konfigurationen verwendet werden (in diesem Fall sind Gate-Source-Spannungen etwas schwieriger einzustellen). Zwischen 2 Mosfets (ein pmos und ein nmos), die im selben Prozess hergestellt wurden (gleiches Gate-Längen-zu-Breiten-Verhältnis), hat nmos jedoch etwa 1/3 Drain-Source-Widerstand, während die High-End-Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad nur nmos verwenden H-Brücken mit geeigneten Treibern.
Mosfet provoziert einen hohen Spannungsabfall und wird heiß
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