选择MOSFET时在数据表中查找什么?


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我以为在为我的LED灯条选择合适的MOSFET会很容易,直到我发现有多少种不同的型号。

基本上,我想要一个MOSFET允许我用PWM控制12V 6A(MAX)LED灯条,但是每次看到Vgs时都会因为+ -20V等数字而感到困惑。(我用ATtiny13A或ATtiny85-5V引脚输出)

我做了很多搜索,发现了很多不同的型号:IRFZ44N,TIP120,STB36NF06L等。但是我不确定它们是否能胜任

我应该使用哪种MOSFET,以及如何在数据手册中阅读为什么这是一个不错的选择?

我是业余爱好电子产品的新手。


您将脉冲进入LED的实际平均电流是多少?您需要一个具有耗散和电流处理能力的晶体管,而不是LED灯带可以承受的最大6A电流。
卡兹(Kaz)2013年

我有这些易切的LED灯条之一(每个第3个RGB LED的切割灯条),并且希望能够切成适合我需要的任何长度。
Norfeldt 2013年

Answers:


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12V和6A是一个很好的起点。这告诉我您需要一个最大漏极-源极电压能力大于12V的mosfet,因此20V将是最低标准。

您想要切换6A,并且希望它以最小的压降进行切换-就像继电器触点一样,因此您正在寻找低于(例如)0.1欧姆的Rds(on)。这意味着在6A时,它将在器件两端产生一个0.6V的小电压(欧姆定律)。

但是,这将产生6 x 6 x 0.1 W = 3.6W的功率耗散,因此,如果您正在寻找表面贴装器件,则希望最大耗散为0.5W。

这意味着Rds(on)更像是0.014欧姆。

到目前为止,您的应用程序需要一个20V的晶体管,该晶体管能够以不超过0.014欧姆的导通电阻切换6A电流。

Vgs“类似于”继电器上的线圈电压-这是您需要向线圈施加多少电压才能使其转换为FET的BUT,这是线性的,如果没有施加足够的电压,则mosfet会不能正确开启-它的导通电阻会太高,在负载下会变热,并且当您想要一个很好的低电阻时会在其两端产生一个或两个伏特。

然后,您需要检查规格的详细信息,以查看需要应用多少才能保证所需的低导通电阻。在这进一步下降。

IRFZ44N数据表的首页上有:-

Vdss = 55V,Rds(on)= 17.5毫欧,Id = 49A

它不是表面贴装设备,因此产生的热量不会过多(使用散热片),因此它可以按照您想要的方式工作,但是我会研究具有较小Vds(例如20V)的设备并且您可能会发现电阻小于10毫欧的电阻。

如果您看一下第2页的电气特性,您会发现17.5毫欧的导通电阻需要在栅极上施加10V的驱动电压(表中第3行向下)。低于该驱动水平,导通电阻会随着产生的热量而升高。

在这一点上,我无法再为您决定,但我认为您可能正在寻找一种可以在逻辑级别上运行的设备。在这种情况下,IRFZ44N将无法使用。

STB36NF06L的导通电阻要高一点,但规范确实表明它将在栅极上的5V驱动器下工作-请参见电气特性(ON),但我仍然很想找到一个更合适的电阻。

我会被这个吸引住的。当栅极电压为4.5V时,PH2520U是20V,100A,2.7毫欧的设备。如果您的逻辑电平为3V3,请查看图9以查看它在3V3下是否可以正常工作。

关于事情的最后一件事-您想要对负载进行PWM,如果频率很高,您会发现栅极电容将一些驱动电流带入栅极,以使其快速上下移动。有时,最好权衡导通电阻以找到具有较低Vgs电容的器件。您现在正在骑马。保持尽可能低的开关频率,并且应该从5V逻辑引脚驱动正常。


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@Andy非常感谢您抽出宝贵时间来帮助我。您的回答给了我很多思考,我只需要消化一下即可。
诺费尔德

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花花公子的任何问题都问
安迪(aka)2013年

如果mosfet是关于电压而不是电流的,那么我可以使用较小的晶体管来控制m​​osfet吗?
诺费尔德

@Norfeldt为获得良好的性能,我建议使用推挽电路,例如UCC27424D-它是低端mosfet驱动器-存储器工作电压范围为4V至15V。
安迪(aka

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如果要将其与逻辑电平输出一起使用,首先要提到的是,大多数MOSFET的导通电压有点太高,因此您需要选择专门为数字电平设计的电压。基本上,您正在寻找一个较低的GATE-SOURCE电压,它将为您的应用提供大量的漏极电流。寻找“逻辑电平功率MOSFET N通道”,然后将其归结为低的漏极-源极电阻(记住功率损耗= I ^ 2 * R),并具有处理要以所需电压切换的电流量的能力换成。

查找一个图形,该图形显示特定栅极电源电压的漏极电流。

关于MOSFET开关要记住的另一件事是,您需要主动将其关闭-要接通,您需要在栅极上施加电压。为确保从栅极移除电荷,在栅极和地面之间添加一个电阻(100k-1M0),或确保您的输出将输入拉至地面,而不只是变成高阻抗。

至于建议看看https://www.sparkfun.com/products/10213


谢谢@JIm,您的建议使我想购买此数据表。thaishopetc.com/d/RFP50N06.pdf 在ebay上购买MOSFET- 同时我等待出货,我将尝试了解有关MOSFET的更多信息
Norfeldt

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第一:学习使用和喜欢Digi-Key目录的“参数搜索”功能。它使您可以搜索所有制造商之间的通用参数(如Rdson,Vds等)。这很棒!

第二:MOSFET通常需要10V驱动器进入栅极以获得最佳性能,并且在切换时(非常短的时间)经常需要大量电流以快速将其从“隔离”状态转移到“完全导通”状态。如果将它们放在过渡区中的时间过长,它们会发热并发生故障。

因此,您可能需要考虑MOSFET以及合适的驱动器芯片。IRS2301是MOSFET驱动器芯片,可以将5V或3V3控制信号输入到MOSFET的栅极10V(假设您使用的是Arduino的5V或3V3。)它还可以提供高于主电压的10V驱动高端切换,但是在这种情况下,如果您进行切换,则不需要这样做。请注意,应将完整的12V电压输入驱动器芯片的电源。

如果您查阅数据手册,则只需要在低侧上开关就不需要高侧驱动器。因此您可以跳过图中的二极管和自举电容器。

一旦找到了足以满足负载的MOSFET(在很大程度上意味着Rdson足够低),便可以以价格购买。但是,另一个有用的参数是寻找低栅极电荷,因为这意味着该器件的开关速度更快。通常,Rdson越低,所需的栅极电荷就越高。

Arduino本身仅在单个引脚上的额定电流为25mA(绝对最大40mA),可能不足以足够快地驱动MOSFET。我曾尝试在没有6A负载的驱动器芯片的情况下进行PWM,但效果并不理想。您要么烧毁了Arduino的引脚,要么引入了限流电阻,最终导致驱动MOSFET的速度不够快。

另一个要担心的是最大电压。当规格表上显示20V时,就表示它。如果您驱动的感性负载可能峰值超过额定电压,则会杀死MOSFET。但是,LED的电感性不是很高,因此,一个小电容来吸收连接线的电感可能足以确保开关安全。

当前,DigiKey库存中最便宜的器件(单价可提供,Rdson足够低)是NXP PSMN1R1-25YLC,单价为1.50美元。


在MOSFET之前使用双极结会被视为“驱动器”吗?我已经在12V电源适配器上使用L7805为ATTiny85提供5V电源。因此,使用LM317获得10V电压去MOSFET的栅极,同时由BC549控制,然后又由ATtiny85芯片控制。我疯了吗?
Norfeldt

您可以直接给MOSFET或驱动器提供12V的电压,而无需任何调节。
乔恩·瓦特

好的,数据表中的哪个参数可以告诉我MOSFET消耗多少电流才能导通。我需要知道这一点,所以我烧毁了我的双极NPN晶体管。
诺费尔德,2013年

这三个参数是:-栅极电荷(要建立多少电荷)或栅极电容-驱动电压(驱动电压要达到的电压)-栅极电阻请注意,即使对于非常大的MOSFET,电容也以皮法或纳法拉来测量。 。最大的功率MOSFET可能具有15 nF的电容和几欧姆的栅极电阻。因此,假设源阻抗为零,则超过2欧姆的栅极电阻的12 V电压的瞬时电流可能为6A。不过,这都是脉冲电流-接通后就没有连续电流。这就是MOSFET的优点!
乔恩·瓦特

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