Mosfet-Vorschlag für Sample-Hold-Anwendung mit großem Drain-Strom

Ich verwende einen MOSFET für eine Sample-and-Hold-Schaltung, die von einem Mikrocontroller gesteuert wird. Ich möchte das Laden und Entladen eines Kondensators durch eine Solarzelle steuern. Dafür würde ich zwei MOSFETs verwenden. Die Solarzelle kann eine große Fläche haben und bis zu 3,2 A Strom liefern. Dieser fließt durch den Drain des MOSFET. Ich möchte, dass dieser Fluss durch Anlegen einer Gate-Spannung von einer MCU ein- und ausgeschaltet wird. Ich kann den MCU-Ausgang auf die erforderlichen Gate-Spannungspegel erhöhen, aber was wäre ein geeigneter MOSFEET für meine Anwendung? Ich würde beim Schalten ungefähr 250 ms Einschaltzeit und 750 ms Ausschaltzeit benötigen. Das IC- (oder Transistor-) Gehäuse kann eines der Gehäuse sein, das leicht mit einem Breadboard verbunden werden kann, das NICHT oberflächenmontiert ist.

EDIT: Genau genommen ist der Zweck nicht Sample and Hold, aber es ist sehr ähnlich. Ich möchte die Solarzelle IV charakterisieren, indem ich die Spannung über der Kappe und den Strom, der während des Ladevorgangs zu ihr fließt, abtastet.

Schaltplan hier.

Lassen Sie mich versuchen, dies zu verstehen ... Sie möchten (alle 1 Sekunde) eine Solarzelle an einen Kondensator anschließen und wenn Sie die Ladespannung der Kappe (nach 250 ms) und den in die Kappe fließenden Strom messen möchten lade es auf. Dann entladen Sie vermutlich die Obergrenze (über den Zeitraum von 750 ms), um erneut mit allen Anfangsbedingungen zu beginnen. Ja?
Ich habe den Schaltplan hinzugefügt. Damit habe ich gearbeitet, bis mir klar wurde, dass IRF7201 nur in SMD erhältlich ist. Ich möchte während der Ladephase etwa 3000 Spannungs- und Stromproben nehmen. Ich werde die Spannung über dem 0,03-Ohm-Widerstand überwachen, um die "aktuellen" Proben zu erhalten. Ich versuche also nicht nur, die Ladespannung der Kappe zu messen, sondern die Spannungspegel während der Ladezeit.
Wenn die Kappe geerdet ist, können Sie sie während des Ladevorgangs einfacher messen und noch viel mehr, wenn das Ladegerät ausgeschaltet ist. Bei einem Low-Side-FET geht die Cap + -Seite auf volle Vcharge, wenn der FET ausgeschaltet ist. Wenn der FET eingeschaltet ist, kann der V-Wert durch Icharge x Rdson beeinflusst werden. Wenn jedoch ein High-Side-FET verwendet wird, kann Vcap immer gegen Masse gelesen werden.

Antworten (1)

Während ein Schema der Anwendung und der Spannung des Solarmoduls es einfacher machen würde, eine endgültige Antwort zu geben, können Sie hier einen geeigneten MOSFET auswählen:

  • Der MOSFET sollte (idealerweise) bei der GPIO-Ausgangsspannung der MCU hart einschalten. Sagen wir 3,3 Volt, also suchen wir nach einem MOSFET mit Logikpegel, der für den 3,3-Volt-Betrieb ausgelegt ist. Die Gate-Source-Schwellenspannung V GS(th) für solche MOSFETs würde typischerweise unter 1 Volt liegen.
  • Die MOSFET-Drain-Source-Nennspannung sollte deutlich höher sein als die erwarteten Spannungen in der Anwendung. Wenn das fragliche Solarpanel beispielsweise mit maximal 10 Volt betrieben wird, würde ich nach einem MOSFET suchen, der für V DS von 20 Volt ausgelegt ist, was ziemlich häufig ist.
  • Der MOSFET-Drain-Nennstrom sollte deutlich höher sein als der erwartete Drain-Strom. Für 3,2 Ampere würde ich meine Suche auf MOSFETs mit einer Nennleistung von 5 Ampere oder höher beschränken
  • Die Verlustleistung am MOSFET während der vollen Leitung muss behandelt werden, entweder über Kühlkörper, andere Formen der Kühlung oder einfach dadurch, dass die Verlustleistung weit unter dem Nennwert für das MOSFET-Gehäuse ohne Kühlkörper gehalten wird. Da ein Durchgangsloch spezifiziert wurde, wäre das übliche MOSFET-Gehäuse von TO-220 normalerweise bei 0,5 Watt Verlustleistung ziemlich sicher und würde ohne Kühlkörper bei 1 Watt heiß, aber wahrscheinlich nicht zu schlecht laufen. Um dies zu erreichen, würde man nach einem MOSFET mit einem Ein-Widerstand R DS(on) von unter 49 MilliOhm (501 mW) oder im schlimmsten Fall 100 MilliOhm suchen . Ein Kühlkörper ermöglicht natürlich einen weitaus größeren Spielraum.
  • Angesichts der eher lockeren Timing-Anforderungen sind Schaltverluste kein großes Problem, ebenso wenig wie die Schaltgeschwindigkeit oder die Gate-Kapazität.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Parameter ergibt eine Suche auf Digikey also mindestens 79 Ergebnisse, wie ich gerade überprüft habe. Beim Sortieren nach dem niedrigsten Preis für Einzelkäufe gibt es einige Optionen:

Wenn SMD eine Option wäre, würden sich natürlich viele und weniger teure Optionen eröffnen, darunter einige hervorragende Geräte von Alpha Omega und International Rectifier.

Wie von Russell ausgeführt, ergibt eine ähnliche Digikey-MOSFET-Suche mehrere P-Kanal-MOSFETs, die die oben genannten Spezifikationen erfüllen, wenn die Bereitstellung einer Gate-Treiberspannung, die höher als die MCU-Stromschiene ist, kein Problem darstellt und ein P-Kanal-MOSFET bevorzugt wird. Ablegen des V GS(th) -Punktes. Zum Beispiel:

Er sagt, dass er die erforderlichen Gate-Treiberspannungen bereitstellen kann, sodass eine Begrenzung auf die MCU-Versorgungsspannung nicht erforderlich ist. Daher erleichtert die Verwendung eines High-Side-P-Kanal-FET die Messaufgabe erheblich, da die Kappe auf Masse bezogen ist.
@RussellMcMahon Könnten Sie den Vorteil der Wahl eines "High-Side-P-Kanal-FET" näher erläutern?
Mosfet-Vorschlag für Sample-Hold-Anwendung mit großem Drain-Strom
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v