O que procurar na folha de dados ao escolher um MOSFET?

Eu pensei que escolher o MOSFET certo para a minha faixa de LEDs seria fácil até descobrir quantos modelos diferentes existem.

Basicamente, quero um MOSFET que me permita controlar com PWM uma faixa de 12V 6A (MAX), mas toda vez que vejo os Vgs fico confuso por causa de números como + -20V .. (estou controlando-o com um ATtiny13A ou ATtiny85 - saída de 5V)

Pesquisei bastante e vi vários modelos diferentes: IRFZ44N, TIP120, STB36NF06L e muito mais .. mas não tenho certeza se eles farão o trabalho

Que MOSFET devo usar e como leio a folha de dados por que essa é uma boa escolha?

Eu sou novo no hobby eletrônica.

Os 12V e 6A são um bom ponto de partida. Isso me diz que você precisa de um mosfet com uma capacidade máxima de tensão da fonte de dreno maior que 12V, então 20V seria um critério mínimo para isso.

Você deseja alternar 6A e fazê-lo com queda de voltagem mínima - assim como um contato de relé, para procurar Rds (on) abaixo (digamos) 0,1 ohms. Isso significa que em 6A ele desenvolverá uma pequena tensão no dispositivo de 0,6V (lei de ohms).

No entanto, isso produzirá uma dissipação de energia de 6 x 6 x 0,1 W = 3,6W. Portanto, se você estiver procurando por um dispositivo de montagem em superfície, prefere uma dissipação menor de talvez 0,5W no máximo.

Isso significa que Rds (ativado) seria mais parecido com 0,014 ohms.

Até agora, sua aplicação precisa de um transistor de 20V, capaz de comutar 6A com uma resistência não superior a 0,014 ohms.

Vgs é "como" a tensão da bobina em um relé - é a quantidade de tensão que você precisa aplicar à bobina para que ela mude, mas para um FET é uma coisa linear e, se você não aplicar tensão suficiente, o mosfet irá não ligue corretamente - sua resistência será muito alta, ficará quente sob carga e terá um volt ou dois quando você desejar uma boa resistência baixa.

Você precisa inspecionar os detalhes das especificações para ver quanto precisa aplicar para garantir a baixa resistência desejada. Um pouco mais sobre isso mais abaixo.

O IRFZ44N tem na primeira página da folha de dados: -

Vdss = 55V, Rds (ligado) = 17,5 mili ohms e Id = 49A

Não é um dispositivo de montagem em superfície, portanto, um pouco mais de calor gerado não importa muito (com um dissipador de calor), portanto, ele fará o que você deseja, mas eu pesquisaria um dispositivo com Vds menores (digamos 20V) e você provavelmente encontrará um com muito menos de 10 mili ohms de resistência.

Se você observar as características elétricas na página 2, verá que os 17,5 mili ohms de resistência requerem uma tensão de 10V no portão (terceira linha abaixo na tabela). Menos que esse nível de acionamento e a resistência sobe como o calor produzido.

Neste ponto, não posso mais decidir por você, mas acho que você pode estar procurando um dispositivo que funcione a partir de níveis lógicos. Nesse caso, o IRFZ44N não funciona.

O STB36NF06L é um pouco maior com o on-resistência, mas a especificação faz sugerem que ele vai trabalhar a partir de uma unidade de 5V no portão - ver características elétricas (ON), mas eu ainda estaria tentado encontrar um que é mais adequado.

Eu ficaria tentado por isso . O PH2520U é um dispositivo de 20V, 100A, 2,7 mili ohms quando a tensão do portão é de 4,5V. Se seus níveis lógicos são 3V3, verifique a figura 9 para ver se funcionará bem em 3V3.

Um último pensamento sobre as coisas - você deseja aumentar a carga de PWM e, se a frequência for alta, você descobrirá que a capacitância do gate leva alguma corrente de acionamento para o gate para que ele se mova para cima e para baixo rapidamente. Às vezes, é melhor trocar a resistência para encontrar um dispositivo com menor capacitância Vgs. Você está negociando a cavalo agora. Mantenha o mais baixo possível na comutação de frequência e deve funcionar ok a partir de um pino lógico de 5V.

Se você for usá-lo com saídas de nível lógico, a primeira coisa a mencionar é que a tensão de ativação para a maioria dos MOSFETs é um pouco alta demais, portanto, é necessário escolher as que são especialmente projetadas para níveis digitais. Basicamente, você está procurando uma baixa voltagem GATE - SOURCE que forneça a quantidade de corrente de DRENAGEM para sua aplicação. Procure por "MOSFETs de potência de nível lógico N-Channel". Ele se reduz à baixa resistência à fonte de drenagem (lembre-se de energia perdida = I ^ 2 * R) e à capacidade de lidar com a quantidade de corrente que você deseja alternar na tensão desejada. para trocar.

Procure um gráfico que mostre a corrente de drenagem para uma tensão de fonte de porta específica.

Outra coisa a lembrar sobre os comutadores MOSFET é que você precisa ativamente DESLIGAR - Para ligar, você coloca uma voltagem no portão. Para garantir que o CHARGE seja removido do gate, adicione um resistor (100k - 1M0) entre o gate e o terra ou certifique-se de que sua saída puxe a entrada para o terra em vez de se tornar uma alta impedância.

Quanto a uma recomendação, consulte https://www.sparkfun.com/products/10213

Primeiro: Aprenda a usar e a amar o recurso "pesquisa paramétrica" ​​do catálogo Digi-Key. Permite pesquisar parâmetros comuns (como Rdson, Vds etc.) em todos os fabricantes. É incrivel!

Segundo: os MOSFETs geralmente exigem um inversor de 10V no portão para obter o melhor desempenho e geralmente exigem correntes significativas durante a comutação (por períodos muito curtos) para afastá-los rapidamente do "isolamento" para "condução total". Se você os mantiver na zona de transição por muito tempo, eles esquentarão e falharão.

Assim, você pode querer olhar para um MOSFET mais um chip de driver adequado. O IRS2301 é um chip controlador MOSFET que pode colocar 10V para o portão de um MOSFET de uma 5V ou sinal de 3V3 controle na (assumindo 5V ou 3V3 Arduino é o que você está usando.) Pode, adicionalmente, fornecer 10V unidade acima a tensão principal para comutação lateral alta, mas não é necessário nesse caso, se você alternar. Observe que os 12V completos devem ser colocados no suprimento do chip do driver.

Se você procurar a folha de dados, não precisará da unidade lateral alta se estiver apenas alternando na parte inferior; para que você possa pular o capacitor de diodo e autoinicialização no diagrama.

Depois de encontrar um número de MOSFETs suficientes para sua carga (significando, em grande parte, Rdson suficientemente baixo), você poderá comprar pelo preço. No entanto, outro parâmetro útil é procurar uma carga baixa, porque isso significa que o dispositivo alternará mais rapidamente. É típico que, quanto menor o Rdson, maior a carga de portão necessária.

O próprio Arduino é classificado apenas para 25mA (máximo absoluto de 40mA) com um único pino, o que provavelmente não é suficiente para acionar os MOSFETs com rapidez suficiente. Eu tentei fazer PWM sem um chip de driver em cargas de 6A, e não funciona tão bem. Você queima os pinos do Arduino ou introduz um resistor limitador de corrente e acaba não acionando os MOSFETs com rapidez suficiente.

Outra coisa com que se preocupar é a tensão máxima. Quando a folha de especificações diz 20V, significa isso. Se você estiver dirigindo uma carga indutiva que pode subir acima da tensão nominal, você matará seus MOSFETs. No entanto, os LEDs não são muito indutivos; portanto, um pequeno capacitor para absorver a indutância do fio de conexão provavelmente é suficiente para manter seu switch seguro.

Atualmente, o dispositivo mais barato em estoque da DigiKey, disponível em quantidades únicas, com Rdson suficientemente baixo, é o NXP PSMN1R1-25YLC, por US $ 1,50 em singles.

Encontrei este vídeo que achei útil. Pensei em compartilhá-lo com outras pessoas que estavam lendo minha pergunta.

http://www.youtube.com/watch?v=10R0Mrqwjuo