N-Channel MOSFET mit 75HC595 ansteuern

Hallo zusammen,

ich habe mir eine Schaltung ausgedacht, mit der ich Benzin Einspritzdüsen (12 Ohm) ansteuern möchte.

Als mC verwende ich einen ESP32, da ich damit schon viel gemacht habe und mich einigermaßen gut auskenne.

Die Düsen selber möchte ich mir einem N-Channel Mosfet ansteuern. Dafür habe ich mir den IRFR3709Z herausgesucht (Datenblatt im Anhang). Auf den bin ich durch die JLCPCB/EasyEDA Library gekommen, da ich damit den Schaltplan entwerfe.

1.Frage:
Was meint ihr zu dem MOSFET? Ist der für meine Belange passend?

Da mir am mC allmählich die Ausgänge ausgehen, würde ich gerne noch einen 75HC595 dranhängen. Die Idee wäre, damit die MOSFETs zu schalten. Nun habe ich im Vorfeld allgemein viel zu dem Thema gelesen N-Channel MOSFET Schaltungen gelesen, aber wirklich 100% klar wurde es mir nicht (daher auch dieser Post hier).

2.Frage:
Würde die Schaltung (Anhang) so funktionieren?

Der Ausgang des 75HC595 liefert ~3V.
Dem MOSFET Datenblatt Seite2 habe ich entnommen (hoffentlich auch richtig), dass VGS(th) (Gate Threshold Voltage) idealerweise bei 1,8V, jedoch bei max. 2,25V liegt. Demnach kann ich den 75HC595 Ausgang nicht direkt ans Gate hängen.

3.Frage:
Aber wie hoch müssen jetzt R1 und R2 sein?

Dann habe ich auch gelesen, dass die Gate-Spannung doch viel höher als diese VGS sein muss, damit der MOSFET auch voll durchschaltet. Aber diese Info konnte ich nirgend nachvollziehen…

4.Frage:
Ist das die RDS(on) Angabe auf Seite2, Zeile3 (Conditions) ? Da ist vermerkt: VGS=10V, ID=15A

Ihr seht, das Datenblatt kann ich auch noch nicht 100% lesen bzw. die notwendigen Info heraus extrahieren :slight_smile:

Danke schon mal im Vorfeld für eure Unterstützung :slight_smile:

MfG

MOSFET_Infineon-Technologies-IRFR3709ZTRPBF_C50086.pdf (266 KB)

Hi

Die VGS(th) gibt an, ab welcher Spannung damit zu rechnen ist, daß Da was passiert und ab Welcher garantiert Etwas passiert.
Das Maximum beträgt, meines Wissen nach, durch die Bank ungefähr 20V VGS - drüber stirbt der FET den Helden-Tod.

Du brauchst einen FET, Der bei 3V ausreichend durch schaltet - Das sollte, laut Deinen Angaben, gegeben sein.

MfG

PS: R1 so viel, daß der µC-Pin bei einem Kurzschluss des FET (leitende Verbindung G->S) überlebt, R2 ist unkritisch und kann mehrere kΩ betragen, dient 'nur' als Pull-DN.

Danke schon mal !

Kannst du mir evtl. noch sagen, wo ich die Angabe im Datenblatt finde, ab welcher Spannung der MOSFET voll durchschaltet?

Ein MOSFET schaltet bei ca 2x VGS(th) voll durch.

Der Ausgang des 75HC595 liefert ~3V.

Wieso versorgst Du den 595 nicht mit 5V?
Für solche Applikationen würde ich einen MOSFET-Treiber verwenden. Der läßt den Mosfet schneller schalten.
Grüße Uwe

Versuchst du ein Motorsteuergerät zu bauen??

Gruß
Scherheinz

Hallo und danke für die Antworten.

75HC595 wird mit 3,3V versorgt, weil ich die Spannung bereits auf dem Board verfügbar habe, da der ESP32 auch mit 3,3V läuft. Die 3.3V kommen von einen Spannungsregler L1117. Eingangsspannung ist Kfz Batterie also 10-16V Bereich.

Über MOSFET-Treiber habe ich mich nach dem Input von uwefed informiert, aber ich neige in erster Näherung dazu keine weiteren Komponenten hinzuzufügen. Die Schaltgeschwindigkeit im Nanosekunden Bereich sind völlig ok für mich.

Ich sehe dann eigentlich 2 Möglichkeiten für mich:

  1. Entweder den MOSFET durch einen anderen tauschen, der bei ~3V voll durchschaltet.
  2. Oder mit dem 75HC595-Ausgang einen weiteren Transistor setzen, der dann die 12V Hauptversorgung auf des MOSFET-Gate schaltet (wäre aber wieder eine weitere Komponenten, die ich eigentlich vermeiden will).

Tendieren tue ich zu Ersteres.
Hätte denn jemand einen N-Channel MOSFET Vorschlag für mich, dass diese Anforderungen erfüllt?

  • Durchschalten bei ~3V
  • Source-Drain muss max. 16V und 2A können
  • Schaltgeschwindigkeit ~100ns sind völlig ok
    Dann hoffe ich, dass JLCPCB diesen aus anbietet, da ich dort das PCB fertig lassen möchte :slight_smile:

MfG

Was im Datenblatt relevant ist ist Figure 1. Der Drain-Strom in Abhängigkeit von der Gate-Source-Spannung. Da sieht man was ein Transistor bei 3,3V taugt

Da ist dieser Transistor schon gut. Zum Vergleich der übliche IRLZ44:

Letztlich kommt es auch auf den Strom an dem man schalten will. Solange der nicht zu hoch ist kann der Widerstand des Transistors auch durchaus ein wenig höher sein

Hallo,

falls auf Transistoren nicht verzichten werden soll, alle die folgend aufgelistet sind, sind mit RDSon und Vgs 2,5V und kleiner spezifiziert. Meistens in SOIC-8 und TSOP-6 Bauform. Der Vorletzte ist etwas gröber in TO-252A. Andere geringere Kennwerte wie Uds und Ugs sollte man allerdings ebenso im Auge behalten.

IRF6201
IRF7401
NDP6020
IRF3708
IRL6342
IRL6372
IRLML2502
IRLML6244
Si1902DL
Si3442CDV
Si3442BDV
Si3464DV
Si3460BDV
Si3460DDV
Si4228DY
Si6926A
Si9300DV
Si9926CDY
BSR802N
BSL205N
BSL806N
BSL202SN
BSL802SN
FDS6890A
Si7858BDP
SiR404DP
IRLH6224
IRLR6225
CSD16342Q5A

Hallo und vielen Dank für euren Input, hilft mir sehr weiter!

Serenifly:
Was im Datenblatt relevant ist ist Figure 1. Der Drain-Strom in Abhängigkeit von der Gate-Source-Spannung. Da sieht man was ein Transistor bei 3,3V taugt

Perfekt, danke für diesen Hinweis!

Serenifly:
Letztlich kommt es auch auf den Strom an dem man schalten will. Solange der nicht zu hoch ist kann der Widerstand des Transistors auch durchaus ein wenig höher sein

Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dient R1 als "Notbremse", damit der mC nicht stirbt, falls der MOSFET defekt ist?
Kann ich diesen dann auch einfach weglassen?
Weil wenn ein Bauteil auf der Platine defekt ist, kann danach meinetwegen auch alles andere kaputt gehen, Platine muss sowieso getauscht werden...

Nochmal zurück zu dem Entwurf aus dem 1.Post:
Es ist korrekt oder, dass bei einem N-Channel MOSFET die zu schaltende Last auf der Spannungs-Seite ist?
Was würde denn passieren, wenn sie auf Masse-Seite wäre (rein interessehalber)?

MfG

doglike:
Wenn ich das nun richtig verstanden habe, dient R1 als "Notbremse", damit der mC nicht stirbt, falls der MOSFET defekt ist?

Ein defekter Transistor hat eher einen Kurzschluss zwischen Drain und Source. R1 dient auch dazu den Gate-Ladestrom im Normalfall zu begrenzen. Bei FETs heißt es zwar immer sie werden leistungslos nur durch Spannung gesteuert. Aber das stimmt nicht so ganz. Das Gate ist ein Kondensator der umgeladen wird. Und damit fließt ein Strom. Und ein Kondensator hat wenn er leer ist einen sehr kleinen Widerstand. Wenn man nur den Transistor betrachtet kann man den Strom unter bestimmten Umständen vernachlässigen (z.B. geringer Laststrom und geringe Schaltfrequenz). Vom µC her aber nicht.

Es ist korrekt oder, dass bei einem N-Channel MOSFET die zu schaltende Last auf der Spannungs-Seite ist?

Die Last ist zwischen Versorgungsspannung und Drain

Was würde denn passieren, wenn sie auf Masse-Seite wäre (rein interessehalber)?

Dann geht es nicht oder nicht richtig. Der Transistor wird mit der Gate-Source-Spannung geschaltet

Serenifly:
Ein defekter Transistor hat eher einen Kurzschluss zwischen Drain und Source. R1 dient auch dazu den Gate-Ladestrom im Normalfall zu begrenzen. Bei FETs heißt es zwar immer sie werden leistungslos nur durch Spannung gesteuert. Aber das stimmt nicht so ganz. Das Gate ist ein Kondensator der umgeladen wird. Und damit fließt ein Strom. Und ein Kondensator hat wenn er leer ist einen sehr kleinen Widerstand. Wenn man nur den Transistor betrachtet kann man den Strom unter bestimmten Umständen vernachlässigen (z.B. geringer Laststrom und geringe Schaltfrequenz). Vom µC her aber nicht.

Ok danke, leuchtet mir ein. Dann hänge ich da einen 200 Ohm rein, damit der max.Strom (20mA) des 75HC595-Ausgang nicht überschritten wird.

Kann mich gar nicht genug bedanken für euren Input! Ein Traum :slight_smile: