Sättigungspunkte für Mosfets; Treibendes Tor mit Ausgang 3.3V

Ich bin noch neu hier, also seid bitte vorsichtig mit mir :)

Ich möchte N-Kanal-Mosfets verwenden, um als Schalter zwischen meinem Mikrocontroller (ESP8266-Breakout-Board) und dem LED-Streifen zu fungieren. Hier ist das Schema:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Als ich darüber las, wie Mosfets und Transistoren funktionieren, sah ich, dass die potenzielle Spannung zwischen Gate- und Source-Pins (oder Basis und Emitter in Transistoren) höher sein muss als der unter V_GS (th) aufgeführte Wert, damit sie gesättigt sind. Könnte ich dies mit dem 3,3-V-Ausgang eines ESP8266-GPIO-Pins tun? Das Datenblatt für die beiden Mosfets, die ich verwenden wollte, verwirrt mich leicht.

IRLB8721 - https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/irlb8721pbf.pdf

IRLZ44N – http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz44n.pdf

Ich frage, weil sie unter dem Maximalwert nur winzige Ströme verwenden. IRLB8721, sie verwenden einen Drain-Source-Strom (Id) von 25 μA und die maximale Vgs (benötigt, damit sich der Mosfet richtig einschaltet?) beträgt nur 2,35 V. Beim IRLZ44N sind es 2V mit 250μ. Sind das also Logikpegel-Mosfets? Würden sie funktionieren?

Ein weiterer Wert, bei dem ich mir nicht sicher bin, ist Vds. Sie haben es in den obigen Werten gleich Vgs gesetzt, aber für Abbildung 3, wo Sie andere (höhere) Id-Ströme sehen können, haben sie es auf 15 und 25 V gesetzt. Ist das relevant?

IRLB8721:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

IRLZ44N:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich wäre wirklich dankbar, wenn mir jemand helfen könnte, dies zu klären.

Nebenbei bemerkt, ist es notwendig, Widerstände zwischen Mikrocontroller und Gate zu verwenden? Wie mache ich das und für welche Funktion?

Vielen Dank!

fwiw, ich benutze irlz44n mit 8266s die ganze Zeit, funktioniert gut, aber ich habe auch nie 15A gedrückt ...
Wie viel drückst du? Sie können sich nicht vollständig einschalten, daher mache ich mir ein wenig Sorgen, dass sie sich seltsam verhalten und zu heiß werden, wenn ich ein paar Ampere drücke.
Ich nehme an, das Beste sind 10 m von 5050 60 / m LEDs, was auch immer diese zeichnen. der to220 hat raumtemperatur bei 50% pwm ...
Wie viel Strom benötigt Ihr LED-Streifen / wie viel Strom wollten Sie an jedem MOSFET treiben?

Antworten (3)

Es ist nicht erforderlich, einen Widerstand zwischen MCU-Pin und FET-Gate zu verwenden.

Der 8721 gibt einen Vgsthmax von 2,35 V bei 25 uA Drain-Strom an.

Der 44 gibt einen Vgsthmax von 2,0 V bei 250 uA Drain-Strom an.

Beide erscheinen für einen guten Leitungsstrom bei 3,3 V etwas marginal, obwohl der 44 eindeutig in der Lage ist, mehr Strom bei einer niedrigeren Spannung zu leiten, sodass Sie mit diesem eher damit durchkommen. Je nachdem, wie viel Strom Sie versenken möchten, seien Sie nicht überrascht, wenn sie sich nicht vollständig einschalten und heißer werden, als Sie erwarten.

Sie könnten mit Bipolartransistoren besser sein, sie lassen sich mit 3,3 V leicht vollständig einschalten. Hier bräuchte man einen Vorwiderstand um den Basisstrom zu begrenzen.

Vielen Dank für Ihre Hilfe - vielleicht wäre es einfacher, Bipolartransistoren zu verwenden; da ich mir nicht sicher bin, ob die Mosfets mit 3,3 V am Gate gut funktionieren würden, zumal ich weit mehr als 250 uA verwenden werde. Würden die üblichen 120 Darlington-Paare den Job machen? Oder sollte ich mich an einen einfachen einzelnen npn-bjt-Transistor wie den tip31 halten?
tip120 wäre in Ordnung, 3,3 V schalten einen Darlington leicht ein. IIRC mit Verstärkung> = 1000, Sie benötigen nicht viel Basisantrieb für angemessene Ströme. Denken Sie jedoch daran, dass der VCEsat eines Darliington höher ist als bei einem einfachen BJT, etwa ein Volt.
OK Cool. Ich bleibe bei einem Standardtransistor, um die Verlustleistung zu reduzieren. Ich war aufgrund ihrer manchmal überlegenen Eigenschaften auf die Verwendung von MOSFETs eingestellt und überlegte sogar, Treiber zu verwenden, da ich mir die klassischen BJT-Transistoren nicht ansah. Ich werde diese nur verwenden, um es einfacher zu machen ...
Oder verwenden Sie einfach einen anderen MOSFET, der für niedrigere Logikpegel ausgelegt ist ...

Die Gate-Schwellenspannung ist für die meisten Anwendungen ziemlich irrelevant. Beachten Sie, dass dies normalerweise dort definiert ist, wo der FET nur wenig Strom leitet. Das ist nicht nützlich, wenn Sie es als Schalter verwenden möchten, um viel Strom zu leiten.

Die wichtigsten Spezifikationen, die Sie sich ansehen müssen, sind R dson und bei welcher Gate-Spannung diese Spezifikation gilt. Dinge, die Sie damit machen:

  1. Multiplizieren Sie R dson mit dem maximalen Strom, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Dies sagt Ihnen, wie viel Spannung der FET abfallen wird. Stellen Sie sicher, dass die Höhe des Spannungsverlusts für Ihre Last akzeptabel ist.

  2. Multipliziere das Quadrat des Stroms mit R dson . Das ist die Leistung, die der FET im eingeschalteten Zustand abführt. Stellen Sie sicher, dass dies innerhalb der Leistungsfähigkeit des FET liegt und dass Ihr mechanischer Aufbau mit der Hitze umgehen kann.

  3. Stellen Sie sicher, dass die Schaltung, die das Gate ansteuert, mindestens die Gate-Spannung garantiert, mit der R dson angegeben ist.

Wenn einer der oben genannten Punkte nicht zutrifft, benötigen Sie eine andere Schaltung oder einen anderen FET.

Die ersten beiden sind kein Problem, die dritte betrifft meine anfängliche Frage - ob ich den Mosfet dazu bringen könnte, vollständig einzuschalten, mit dem, was der Mikrocontroller die Gate-Ausgänge ansteuert (3,3 V). Ich bin immer noch verwirrt über die Zahlen im Datenblatt, wie ich bereits erwähnt habe. Sie geben den Rdson als Widerstände an, wobei Vgs auf 4 V, 5 V und 10 V eingestellt ist. Mein Mikrocontroller gibt das nicht her. Aber direkt darunter geben sie die maximale Vgs als 2 V an?
Liegt es daran, dass die 2-V-Vgs nur für 250 uA gelten, während sie für die niedrigste Spannung, die sie für Rds (on) bei 4 V angeben, für 21 A gelten? Um einen LED-Streifen mit bis zu 1A zu betreiben, könnte ich diesen Mosfet nicht verwenden?
@Cas: Wenn Rdson nur für 4, 5 und 10 V am Gate angegeben ist, wissen Sie nicht, was mit nur 3,3 V passieren wird. Dieser FET ist für diese Anwendung ungeeignet. Nimm einen anderen FET.
Ja, das habe ich mir gedacht - danke für die Hilfe

Sie benötigen einen Logikpegel-MOSFET, der mit 3,3-V-Pegeln kompatibel ist.

Die von Ihnen geposteten sind nicht gut geeignet, da ihre Datenblätter nicht die erforderlichen Eigenschaften enthalten.

Nehmen Sie zum Vergleich zum Beispiel das Datenblatt des PSMN4R3-30PL . In Abbildung 8 wird der R_DSon für V_GS(V) = 3,3 mit etwa 7 Milli-Ohm angegeben, was ziemlich niedrig ist. (im Grunde niedrigerer R_DSon -> niedrigere Temperatur / effizienter -> besser) Wenn das Datenblatt diesen Wert nicht angibt (in einem Diagramm oder in einer Tabelle) V_GS <= VCC_MCU, sollten Sie nach einem Teil suchen, das für niedrigere Logikpegel ausgelegt ist.

Abbildung 3 zeigt den sicheren Betriebsbereich. Für Ihren Anwendungsfall ist die DC-Kurve relevant, da Sie kontinuierlich Strom liefern. Bei V_DS(V)=12 sehen Sie I_D=7A. Mit diesem Teil könnten Sie also bis zu 7 A in Ihren LED-Streifen treiben.

Ich weiß nicht viel über solche LED-Streifen, also weiß ich nicht, ob das ausreichen würde.

Sie benötigen einen Gate-Widerstand, um den Strom beim Laden des Gates zu begrenzen. Sie können sich das Datenblatt Ihrer MCU ansehen, um den maximalen Strom zu sehen, den ein GPIO-Pin treiben kann. Höherer Strom bedeutet schnelleres Laden in einem kleinen Zeitmaßstab. Eine übliche Designwahl besteht darin, auch den Ausgangspin herunterzuziehen .

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