¿Qué buscar en la hoja de datos al elegir un MOSFET?

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Pensé que elegir el MOSFET correcto para mi tira de LED sería fácil hasta que descubrí cuántos modelos diferentes hay.

Básicamente, quiero un MOSFET que me permita controlar con PWM una tira de LED de 12V 6A (MAX), pero cada vez que veo los Vgs me confundo debido a números como + -20V ... (Lo estoy controlando con un ATtiny13A o ATtiny85 - salida de 5V pin)

Hice mucha búsqueda y encontré muchos modelos diferentes: IRFZ44N, TIP120, STB36NF06L y muchos más ... pero no estoy seguro de si harán el trabajo

¿Qué MOSFET debo usar y cómo leo en la hoja de datos por qué es una buena opción?

Soy nuevo en la electrónica de hobby.

Norfeldt
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¿Cuál es la corriente promedio real que impulsará en los LED? Necesita un transistor que tenga la disipación y el manejo de corriente para eso, no para la corriente máxima de 6 A que puede tomar la tira de LED.
Kaz
Tengo una de estas tiras de LED de corte fácil (tira de corte para cada 3º LED RGB) y quiero poder cortar en cualquier longitud que se ajuste a mis necesidades.
Norfeldt

Respuestas:

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Los 12V y 6A son un buen punto de partida. Esto me dice que necesita un mosfet con una capacidad máxima de voltaje de fuente de drenaje mayor a 12V, por lo que 20V sería un criterio mínimo para esto.

Desea cambiar 6A y querrá que lo haga con una caída de voltaje mínima, al igual que un contacto de relé, por lo que está buscando Rds (encendido) a continuación (digamos) 0.1 ohmios. Esto significa que a 6A desarrollará un pequeño voltaje en el dispositivo de 0.6V (ley de ohmios).

Sin embargo, eso producirá una disipación de potencia de 6 x 6 x 0.1 W = 3.6W, por lo que si está buscando un dispositivo de montaje en superficie, preferiría una disipación más baja de quizás 0.5W máx.

Esto significa que Rds (activado) sería más parecido a 0.014 ohmios.

Hasta ahora, su aplicación necesita un transistor de 20V, capaz de conmutar 6A con una resistencia de no más de 0.014 ohmios.

Vgs es "como" el voltaje de la bobina en un relé: es la cantidad de voltaje que necesita aplicar a la bobina para que cambie, PERO para un FET, es algo lineal y, si no aplica suficiente voltaje, el mosfet no se enciende correctamente: su resistencia de encendido será demasiado alta, se calentará bajo carga y tendrá uno o dos voltios cuando desee una buena resistencia baja.

Luego debe inspeccionar los detalles de la especificación para ver cuánto necesita aplicar para garantizar la baja resistencia de resistencia que desea. Un poco más sobre esto más abajo.

El IRFZ44N tiene en la portada de la hoja de datos: -

Vdss = 55V, Rds (encendido) = 17.5 mili ohmios e Id = 49A

No es un dispositivo de montaje en superficie, por lo tanto, un poco más de calor generado no importará demasiado (con un disipador térmico), por lo que hará lo que usted quiera que haga, pero investigaría un dispositivo con Vds más pequeños (digamos 20 V) y probablemente encontrarás uno con mucho menos de 10 mili ohmios de resistencia.

Si observa las características eléctricas en la página 2, verá que la resistencia de 17.5 mili ohmios requiere un voltaje de accionamiento de 10 V en la puerta (tercera línea hacia abajo en la tabla). Menos de este nivel de accionamiento y la resistencia de encendido aumenta como lo haría el calor producido.

En este punto, ya no puedo decidir por ti, pero creo que podrías estar buscando un dispositivo que funcione desde niveles lógicos. En cuyo caso, el IRFZ44N no funcionará.

El STB36NF06L es un poco superior a la resistencia de la especificación, pero sugieren que funcionará desde una unidad de 5V en la puerta - ver las características eléctricas (ON), pero todavía estaría tentado de encontrar uno que sea más adecuado.

Estaría tentado por esto . El PH2520U es un dispositivo de 20V, 100A, 2.7 mili ohmios cuando el voltaje de la puerta es de 4.5V. Si sus niveles lógicos son 3V3, consulte la figura 9 para ver que funcionará bien en 3V3.

Un último pensamiento acerca de las cosas: desea PWM una carga y si la frecuencia es alta, encontrará que la capacitancia de la compuerta toma algo de corriente de impulsión hacia la compuerta para que se mueva hacia arriba y hacia abajo rápidamente. A veces es mejor compensar la resistencia de encendido para encontrar un dispositivo con una capacitancia Vgs más baja. Estás en el comercio de caballos ahora. Manténgase lo más bajo posible en la frecuencia de conmutación y debería funcionar bien desde un pin lógico de 5V.

Andy alias
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Muchas gracias @Andy por tomarte tu tiempo para ayudarme. Su respuesta me dio mucho en qué pensar y solo tengo que digerirla.
Norfeldt
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Cualquier pregunta, amigo, solo pregunta
Andy, también conocido como
Si el mosfet se trata de voltaje y no de corriente, ¿podría usar un transistor más pequeño para controlar el mosfet?
Norfeldt
@Norfeldt Para un rendimiento decente, un circuito push-pull es mi recomendación, como UCC27424D, es un controlador mosfet de lado bajo, funcionará de 4V a 15V de memoria.
Andy alias
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Si va a usarlo con salidas de nivel lógico, lo primero que debe mencionar es que el voltaje de encendido para la mayoría de los MOSFET es demasiado alto, por lo que debe elegir los especialmente diseñados para niveles digitales. Básicamente está buscando un voltaje bajo de GATE - SOURCE que proporcione la cantidad de corriente de DRENAJE para su aplicación. Busque "MOSFET de potencia de nivel lógico en el canal N". Luego se reduce a una baja resistencia de drenaje-fuente (recuerde Potencia perdida = I ^ 2 * R) y la capacidad de manejar la cantidad de corriente que desea cambiar al voltaje que desea para cambiar

Busque un gráfico que le muestre la corriente de drenaje para un voltaje de fuente de puerta en particular.

La otra cosa que debe recordar acerca de los interruptores MOSFET es que debe APAGARlos activamente . Para encenderlos, coloque un voltaje en la puerta. Para garantizar que la CARGA se elimine de la puerta, agregue una resistencia (100k - 1M0) entre la puerta y la tierra o asegúrese de que su salida atraiga la entrada a tierra en lugar de convertirse en una alta impedancia.

En cuanto a una recomendación, eche un vistazo a https://www.sparkfun.com/products/10213

JIM Dearden
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Gracias @JIm su sugerencia me señaló para comprar este datasheet.thaishopetc.com/d/RFP50N06.pdf MOSFET en ebay - mientras tanto espero el envío Voy a tratar de aprender un poco más sobre los MOSFETs
Norfeldt
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Primero: aprenda a usar y amar la función de "búsqueda paramétrica" ​​del catálogo de Digi-Key. Le permite buscar parámetros comunes (como Rdson, Vds, etc.) en todos los fabricantes. ¡Es impresionante!

Segundo: los MOSFET a menudo requieren una unidad de 10V en la puerta para obtener el mejor rendimiento, y a menudo requieren corrientes significativas durante la conmutación (durante muy poco tiempo) para expulsarlos rápidamente de "aislar" a "totalmente conductores". Si los mantiene en la zona de transición durante demasiado tiempo, se calentarán y fallarán.

Por lo tanto, es posible que desee ver un MOSFET más un chip controlador adecuado. El IRS2301 es un chip controlador MOSFET que puede poner 10V en la puerta de un MOSFET desde una señal de control de 5V o 3V3 (suponiendo que Arduino sea de 5V o 3V3 es lo que está usando). Además, puede proporcionar una unidad de 10V por encima del voltaje principal para cambio de lado alto, pero no necesita eso en este caso, si cambia. Tenga en cuenta que los 12 V completos se deben colocar en el suministro del chip del controlador.

Si busca la hoja de datos, no necesita la unidad del lado alto si solo está cambiando el lado bajo; para que pueda omitir el diodo y el condensador de arranque en el diagrama.

Una vez que haya encontrado una cantidad de MOSFET que sean suficientes para su carga (lo que significa en gran medida un Rdson lo suficientemente bajo), puede comprar por precio. Sin embargo, otro parámetro útil es buscar una carga baja en la puerta, porque esto significa que el dispositivo cambiará más rápido. Sin embargo, es típico que cuanto menor sea el Rdson, mayor será la carga de puerta requerida.

El Arduino en sí solo tiene una capacidad nominal de 25 mA (máximo absoluto 40 mA) de un solo pin, lo que probablemente no sea suficiente para conducir los MOSFET lo suficientemente rápido. Intenté hacer PWM sin un chip controlador con cargas de 6A, y no funciona tan bien. O quemas los pines del Arduino, o introduces una resistencia limitadora de corriente, y terminas no manejando los MOSFET lo suficientemente rápido.

Otra cosa de la que preocuparse es el voltaje máximo. Cuando la hoja de especificaciones dice 20V, lo dice en serio. Si maneja una carga inductiva que puede aumentar por encima del voltaje nominal, matará sus MOSFET. Sin embargo, los LED no son muy inductivos, por lo que un pequeño condensador para absorber la inductancia del cable de conexión probablemente sea suficiente para mantener su interruptor seguro.

Actualmente, el dispositivo más barato en stock en DigiKey disponible en cantidades individuales, con Rdson suficientemente bajo, es el NXP PSMN1R1-25YLC, a $ 1.50 en individuales.

Jon Watte
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¿Usar una unión bipolar antes del MOSFET se consideraría un "controlador"? Ya estoy usando un L7805 en un adaptador de corriente de 12 V para alimentar el ATTiny85 con una potencia de 5 V. Entonces, ¿usando un LM317 para obtener 10V para ir a la puerta MOSFET y mientras es controlado por un BC549 que luego es controlado nuevamente por el chip ATtiny85 ...? ¿Estoy loco?
Norfeldt
Puede alimentar el MOSFET o el controlador con 12V directamente sin ninguna regulación.
Jon Watte
De acuerdo, qué parámetro en la hoja de datos me diría cuánta corriente drenará el MOSFET para activarse. Necesitaría saber esto para quemar mi transistor bipolar NPN.
Norfeldt
Los tres parámetros son: - carga de compuerta (cuánta carga acumular) o capacitancia de compuerta - voltaje de activación (a qué voltaje lo conducirá) - resistencia de compuerta Tenga en cuenta que la capacitancia incluso para MOSFET muy grandes se mide en pico o nanofaradios . Los MOSFET de mayor potencia pueden tener una capacitancia de 15 nF y una resistencia de puerta de unos pocos ohmios. Por lo tanto, la corriente instantánea para un voltaje de 12 V sobre una resistencia de puerta de 2 ohmios podría ser de 6 A, suponiendo una impedancia de fuente cero. Sin embargo, todo esto es corriente de pulso: no hay corriente continua una vez que se enciende. ¡Eso es lo bueno de los MOSFET!
Jon Watte