Puntos de saturación para Mosfets; Puerta de conducción con salida de 3,3 V.

Todavía soy nuevo en esto, así que por favor trátenlo con calma :)

Estoy considerando usar Mosfets de canal N para actuar como un interruptor entre mi microcontrolador (placa de conexión ESP8266) y la tira de LED. Aquí está el esquema:ingrese la descripción de la imagen aquí

Cuando estaba leyendo sobre cómo funcionan los mosfets y los transistores, vi que para que se sature, el voltaje potencial entre los pines de la puerta y la fuente (o la base y el emisor en los transistores) debe ser mayor que el valor indicado en V_GS(th). ¿Podría hacer esto con la salida de 3,3 V de un pin GPIO ESP8266? La hoja de datos de los dos mosfets que estaba considerando usar me confunde un poco.

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

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

Lo pregunto porque bajo el valor máximo solo usan pequeñas corrientes. IRLB8721, usan un drenaje para generar corriente (Id) de 25 μA y el Vgs máximo (necesario para que mosfet se encienda, ¿verdad?) Es solo 2.35V. Para el IRLZ44N es 2V con 250μ. Entonces, ¿son estos Mosfets de nivel lógico? ¿Funcionarían?

Otro valor del que no estoy seguro es Vds. Lo establecieron igual a Vgs en los valores anteriores, pero para la figura 3, donde puede ver otras corrientes Id (más altas), lo configuraron en 15 y 25V. ¿Es esto relevante?

IRLB8721:

ingrese la descripción de la imagen aquí

IRLZ44N:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estaría muy agradecido si alguien pudiera ayudarme a aclarar esto.

En una nota al margen, ¿es necesario usar resistencias entre el microcontrolador y la puerta? ¿Cómo haría esto y para qué función?

¡Muchas gracias!

fwiw, uso irlz44n con 8266s todo el tiempo, funciona bien, pero nunca he presionado 15A tampoco...
¿Cuánto empujas? No pueden encenderse por completo, por lo que me preocupa un poco que actúen de manera extraña y se calienten demasiado si presiono algunos amperios.
supongo que lo máximo son 10 m de 5050 60 / m LED, cualquiera que sea el dibujo. el to220 es temperatura ambiente al 50% pwm...
¿Cuánta corriente necesita su tira de LED/cuánta corriente planeaba conducir en cada MOSFET?

Respuestas (3)

No es necesario usar una resistencia entre el pin MCU y la puerta FET.

El 8721 cotiza un Vgsthmax de 2.35v a una corriente de drenaje de 25uA.

El 44 cotiza un Vgsthmax de 2.0v a una corriente de drenaje de 250uA.

Ambos parecen algo marginales para una buena conducción de corriente a 3.3v, aunque el 44 es claramente capaz de conducir más corriente a un voltaje más bajo, por lo que es más probable que te salgas con la tuya usando este. Dependiendo de la cantidad de corriente que desee absorber, no se sorprenda si no se encienden por completo y se calientan más de lo esperado.

Puede ser mejor con transistores bipolares, son fáciles de encender por completo con 3.3v. Aquí necesitaría una resistencia en serie para limitar la corriente base.

Gracias por su ayuda, tal vez sería más fácil usar transistores bipolares; ya que no estoy muy seguro de si los mosfets funcionarían bien con 3.3v en la puerta, especialmente porque usaré mucho más de 250uA. ¿Harían el trabajo los pares darlington comúnmente tip120? ¿O debería apegarme a un simple transistor npn bjt como el tip31?
tip120 estaría bien, 3.3v encenderá un darlington fácilmente. IIRC con ganancia> = 1000, no necesitará mucha unidad base para corrientes razonables. Pero recuerde que el VCEsat de un darliington será más alto que el de un BJT simple, alrededor de un voltio.
Está bien. Me ceñiré a un transistor estándar para reducir la pérdida de energía. Estaba decidido a usar MOSFET debido a sus cualidades a veces superiores, e incluso estaba considerando usar controladores, que no miré a los transistores bjt clásicos. Voy a usar estos para hacerlo más fácil...
O simplemente use otro MOSFET diseñado para niveles lógicos más bajos...

El voltaje de umbral de la puerta es bastante irrelevante para la mayoría de las aplicaciones. Tenga en cuenta que esto generalmente se define donde el FET conduce solo una pequeña corriente. Eso no es útil cuando desea usarlo como un interruptor para conducir mucha corriente.

Las especificaciones principales que debe observar son R dson y a qué voltaje de puerta se aplica esa especificación. Cosas que haces con esto:

  1. Multiplique R dson por la corriente máxima cuando el interruptor está encendido. Esto le dice cuánto voltaje caerá el FET. Asegúrese de que la cantidad de pérdida de voltaje sea aceptable para su carga.

  2. Multiplique el cuadrado de la corriente por R dson . Esa es la potencia que el FET disipará cuando esté encendido. Asegúrese de que esté dentro de lo que puede hacer el FET y que su configuración mecánica pueda lidiar con el calor.

  3. Asegúrese de que los circuitos que controlan la compuerta garanticen al menos el voltaje de la compuerta con el que se especifica R dson .

Si alguno de los anteriores no funciona, necesita un circuito diferente o un FET diferente.

Los dos primeros no son un problema, el tercero es a lo que se refería mi pregunta inicial: si podría o no hacer que el Mosfet se encienda completamente con lo que el microcontrolador maneja las salidas de la puerta (3.3V). Todavía estoy confundido con los números en la hoja de datos, como mencioné. Dan los Rdson como resistencias con Vgs ajustados a 4V, 5V y 10V. Mi microcontrolador no da esto. Sin embargo, justo debajo de eso, ¿citan los Vgs máximos como 2V?
¿Es porque los 2V Vgs son solo para 250uA, mientras que para el voltaje más bajo que especifican para Rds (encendido) a 4V es para 21A? Para conducir una tira de LED con hasta 1A, ¿no podría usar este mosfet?
@Cas: si Rdson solo se especifica para 4, 5 y 10 V en la puerta, entonces la respuesta es que no sabe qué sucederá con solo 3,3 V. Este FET no es apropiado para esta aplicación. Obtenga un FET diferente.
Sí, eso es lo que estaba pensando, gracias por ayudar

Necesita un MOSFET de nivel lógico que sea compatible con niveles de 3,3 V.

Los que ha publicado no son adecuados porque sus hojas de datos no incluyen las características requeridas.

Tome como ejemplo la hoja de datos del PSMN4R3-30PL , para comparar. En la figura 8, especifica el R_DSon para V_GS(V)=3.3 como 7 miliohmios más o menos, que es bastante bajo. (básicamente, R_DSon más bajo -> temperatura más baja/más eficiente -> mejor) Si la hoja de datos no especifica este valor (en un diagrama o en una tabla) V_GS <= VCC_MCU, entonces debe buscar una pieza que esté diseñada para niveles lógicos más bajos.

La Figura 3 muestra el área de operación segura. Para su caso de uso, la curva de CC es relevante ya que suministra corriente continuamente. En V_DS(V)=12 verá I_D=7A. Por lo tanto, con esa parte podría conducir hasta 7 A en su tira de LED.

No sé mucho acerca de tales tiras de LED, así que no sé si eso sería suficiente.

Necesita una resistencia de puerta para limitar la corriente al cargar la puerta. Puede consultar la hoja de datos de su MCU para ver la corriente máxima que puede manejar un pin GPIO. Una corriente más alta significa una carga más rápida, en una pequeña escala de tiempo. Una opción de diseño común es también bajar el pin de salida.

Puntos de saturación para Mosfets; Puerta de conducción con salida de 3,3 V.
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