Wie wird der Strom in dieser gemeinsamen Drain-Schaltung begrenzt?

Was Sie beobachten, lässt sich sehr gut beschreiben, indem Sie die Spannungsabfälle an den verschiedenen Komponenten berechnen und dann die Ergebnisse in den von Ihnen bereitgestellten Datenblattdiagrammen nachschlagen.

Die drei Schlüsselfaktoren sind

• Wie hoch ist der FET-Rdson-Wert am beobachteten Arbeitspunkt, was ist der daraus resultierende Vds-Abfall und welche Auswirkungen hat dies?

• Was ist der Abfall über R1 bei dem beobachteten Strom, was ist das resultierende Vs und welche Auswirkung hat dies?.

• Stimmen die „typischen“ Parameter des Datenblatts mit dem überein, was Sie in Ihrer Anwendung im stationären Zustand erwarten?
  Hinweis: Vermutung.

Sie sind Opfer einer Reihe von Dingen, die zu Murphy beitragen. Der FET hat einen unangenehm hohen Rdson - der genaue Wert ist ungewiss, aber wenn 1 Ohm wie es sein mag, haben Sie einen zusätzlichen Widerstand gegen den Stromfluss.
Wie W5Vo sagte - die Ergebnisse sind "typisch" - und sie fügen dann das Kleingedruckte von Wieselworten zu den Diagrammen hinzu, um typisch zu definieren.

Siehe die orangefarbenen Felder.
Die "Wieselworte" 20 uS Impulsbreite sollen es dem Chip ermöglichen, sich minimal zu erwärmen und zwischen den Impulsen wieder abzukühlen. Rdson kann in einigen Fällen bei einigen FETs bei voller stationärer Temperatur doppelt so hoch sein. In Ihrem Fall zeigt Abb. 4 Rdson mit der Temperatur.

Sie haben Abb. 1 gezeigt, das bei 25 C liegt.
Schauen Sie sich jetzt Abb. 2 an, das bei 150 C liegt. Bei etwa 2 V Vds (höherer Rdson aufgrund eines heißeren Chips) und 3,3 V Vgs liegt der Arbeitspunkt über den verfügbaren Diagrammen. Sie können nur mit höheren Vgs oder niedrigeren Vds (also niedrigerem Strom) in den Graphen zurückkehren. Das ist bei 150 C. Ihre Realität liegt zwischen den beiden Kurven und hängt hauptsächlich von Ihrem Rdson ab, der von dem effektiven thermischen Rja abhängt, der von Ihrem Kühlkörper abhängt.

Beachten Sie die Vds in Abb. 3. **50 Volt** !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Abb. 1 ist bei 25 ° C - wenn die Umgebungstemperatur 25 ° C beträgt und Sie 1,7 A bei 1 Ohm = 1,7 Watt haben, hängt die Temperatur des Chips stark vom Kühlkörper ab. Unendliches Sinken - Tjc = 2,5 C/W - Anstieg etwa 4 Grad C. Cool!
Freiluft ohne Senke Tja = 62 C/W - Anstieg um 100 C+ - und Rdson wird steigen, also wird die Dissipation so steigen ... . Berühren Sie den FET-Bot nicht mit einem Handschuh!

Bei 1,7 A IDs ist V_R1 = 1,7 A.
V1 = 5 V, also Vgs = 3,3 V.

Neu berechnen, spülen, wiederholen.
Bei Asymptote geht es wahrscheinlich um das, was Sie sehen.

Der Strom durch den MOSFET wird von der Gate-zu-Source-Spannung bestimmt, nicht von der Gate-zu-Masse-Spannung.

Bei 1,7 Ampere durch den FET liegen 1,7 Volt an R1 an, wodurch die Gate-Source-Spannung 1,7 Volt unter der V1-Spannung liegt.

Für einen Strom von 3 A muss Vgs ~ 3,4 V betragen.

...

Warum kann ich aus dieser Schaltung keine 3A herausholen?

Schreiben Sie für die gezeichnete Schaltung die Gleichung für die Gate-Source-Spannung:

Für$I_D = 3 \mathrm A$, lautet die Gleichung

Aber das hast du festgelegt

Also, mit der maximalen an das Gate angelegten Spannung und$I_D = 3 \mathrm A$, wir haben

Mit anderen Worten, ein Widerspruch.

Also mit$V_G = 5\mathrm V$, muss der Strom kleiner sein als $3\mathrm A$.

Ich vermute, dass das Problem der Einschaltwiderstand des Transistors ist. Laut Datenblatt kann RDSon unter ziemlich normalen Umständen 1 Ohm erreichen. Das begrenzt Sie auf 2,5 A (5 V / 2 Ohm). Wenn die Temperatur ansteigt (was auch mit einem Kühlkörper der Fall sein wird), steigt der RDSon noch etwas an. 5 V reichen für V2 möglicherweise nicht aus. Ich wette, Sie würden mit einer 10-V-Versorgung bessere Ergebnisse erzielen.

Das Problem besteht darin, dass, da sich der Drain-Source-Widerstand (Rds) umgekehrt zur Gate-Source-Spannung (Vgs) ändert, sobald Vgs bis zu dem Punkt ansteigt, an dem Rds zu fallen beginnt und Versorgungsstrom durch den Transistor zulässt, dieser Strom fließt auch durch den externen Quellenwiderstand.

Dieser Strom verursacht dann einen Spannungsabfall über dem Source-Widerstand, der die Spannung an der Source erhöht, wodurch die Steigung von Vgs etwas abnimmt, wodurch die Stromänderung durch den Transistor begrenzt wird, wenn die Source-Spannung des Gates ansteigt.

Das ist unten grafisch dargestellt, wo die rote Kurve einen unabhängigen Anstieg der Gate-Spannung Vg um 0 bis 5 Volt zeigt, die grüne Kurve zeigt, dass sich Vgs aufgrund der Änderung der Spannung über R1 ändert, wenn sich der Strom durch R1 ändert, und die gelbe Kurve zeigt die Änderung des Stroms durch R1, wenn sich Vg und Vgs ändern.

Die LTspice-Datei ist hier , wenn Sie mit der Schaltung spielen möchten.

Russells Antwort ist unglaublich. Ich versuche nur, meine 2 Kopeken hinzuzufügen. Suchen Sie mit "Common-Source-Verstärker". Einer der Links: Aus Wikipedia "Common-Source-Verstärker"