Wie wählt man einen MOSFET aus?
Ich möchte mit dem GPIO eines Raspberry PI (U = 3,3 V) die Spule eines Türsummers (bei 12 V fließen 1,2 A hindurch) schalten. Die Einschaltdauer soll etwa 5 s betragen.
Ich habe einen MOSFET gesucht und aus Anwenderberichten zum dimmen von 12V-RGB-LED-Streifen mit vergleichbarem max. Strom den MOSFET IRLML6346 als geeignet gefunden. Viele viele andere Lösungen wären denkbar, (Relais, Treiber, etc), aber laut dieser Erfahrung ist dieser MOSFET geeignet und somit die einfachste Lösung.
Datenblatt: http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/DS_IRLML6346-IR.pdf
Allerdings würde ich das nun gerne selber prüfen und frage mich nun:
1. Anhand welcher Daten kann ich erkennen, dass der MOSFET bei 3,3V am Gate schon durchschaltet?
2. Wo kann ich den möglichen Stromfluss bei 3,3 V ablesen?
3. Welche Verlustleistung tritt bei meinem Lastfall auf bzw. mit welcher Temperaturerhöhung muss ich rechnen? Das Bauteil ist ja so dermaßen klein, dass eigentlich kein Kühlkörper dran vorgesehen sein kann.
Die Theorie eines MOSFET kenne ich (obwohl ich aus der Welt der Mechanik komme), aber die Datenblattwerte sind für mich nur kryptisch. Wer kann mir Licht ins Dunkel bringen?
3 Antworten
Die für deine Fragen wichtigste Darstellung sind die Kurven in Bild 13 auf Seite 6. Hier ist der Widerstand des eingeschalteten Transistors in Abhängigkeit vom durch den Transistor fließenden Strom aufgezeichnet, und das für die Gate-Source-Spannung von 2,5V und 4,5V - du liegst da ja mit 3,3V ziemlich genau dazwischen. Damit kann dieser Winzling dann tatsächlich ca 15A schalten, und bei deinen 1,3A hat er eingeschaltet dann einen Widerstand um 50mOhm, also 0.05 Ohm, woraus sich eine Verlustleistung von gerade einmal 0,06W ergibt, und dein Schaltzwerg da nicht einmal spürbar warm werden sollte. MosFETs haben zwar Herstellungsbedingt eine Freilaufdiode, ich würde dir aber, um diese nicht durch eine hohe Selbstinduktionsspannung des Türsummers zu überlasten, durch eine Freilaufdiode entlasten. Hierfür würde ich so ein Allerweltsteil wie 1N4004 verwenden
Einfach aus der genannten Kurve. Fig 13 zeigt über den Strom, der durch den Transistor fließt senkrecht ja den Ein-Wiederstand an, und das im interessanten Bereich von minimaler Gate-Source-Spannung für den sicheren Betrieb, der beginnt ja bei etwa 2,2V zu öffnen (Fig 12) und der Spannung, wo der Widerstand schon fast den niedrigsten Wert erreicht hat, also zu über 90% geöffnet hat bei 4,5V.
In diese Darstellung könntest du, ziemlich genau zwischen der 2,5V-Kurve und der 4,5V-Kurve deine 3,3V-Kurve einzeichnen. Bei 1,2A liest du da dann links deine 50mOhm ab, auf der Verbindungslinie der Endpunkte der beiden gedruckten Kurven (bei 2,5V (Ugs) sind es max. 12A. bei Ugs = 4,5V sind es 18A, somit bei 3,3V etwa 15A
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw2_ge/kap_6/backbone/r6_4_3.html
und Auszug aus diesem Link:
Falls wir die Gatespannung genügend groß machen, erreichen wir irgendwann den Fall, daß nh (z = 0) = ne (z = 0), d.h. die Fermienergie ist in Bandmitte.
Die dafür benötigte Spannung ist die Schwellenspannung Uth des Transistor (auch diesen Begriff benutz man im Deutschen eher nicht und sagt dafür "Threshold voltage").Falls wir dann die Gatespannung noch etwas erhöhen, erhalten wir nh (z) > ne (z) für kleine Werte von z, d.h. für zK > z > 0
(Threshold Voltage merken.)
das wird passen ;-)
Freilaufdiode möglichst nahe bei der Spule anbringen!
Danke, das hilft mir schonmal! Eine zusätzliche Freilaufdiode (DO214AC, da ich lieber SMDs nehme) habe ich auch schon vorgesehen.
Wie aber kommst du von den 50 mOhm zu den möglichen 15 A Strom?