(RISOLTO) Pilotaggio mosfet VGS 20V

Ciao a tutti,
sto utilizzando arduino nano per pilotare in PWM un motore a spazzole 12V, come finale utilizzo un STP55NF06 che ha come voltaggio per pilotare il gate 20 volt; il motorino assorbe circa 5A e naturalmente in solo 4 o 5 secondi il mosfet scalda veramente troppo. Presumo la colpa sia del non buon pilotaggio del mosfet.
Chiedo a voi se c'è qualche modo di pilotare il mosfet, anche con altri transistor, in modo da fargli arrivare l'alimentazione di 14 volt.
Ringrazio, un saluto

Di solito la VGS indicata e' la "massima" che il mosfet puo sopportare, ma in quel caso il mosfet non e' un "vero" logic-level, si aspetta comunque almeno 10V sul gate per funzionare correttamente in condizioni di minima RdsON ...

Di migliore, logic-level e che non costa molto, c'e' ad esempio BUK954R8-60E, sempre in TO220 e sotto i 2 Euro ...

Ciao, grazie per la celere risposta, si, infatti pilotandolo a 12v non ho mai avuto problemi...
Cambiare mosfet ok, già ordinati, ma volevo farlo funzionare subito, senza aspettare altri giorni.... Ora, se era un semplice on/off, usavo un bc337 con una pullup sul gate del mosfet e lavoravo con logica al contrario, ma col PWM, anche se posso farlo comunque, preferivo lavorare a positivo, e in quel caso non mi viene in mente nulla, forse un tr pnp?
Grazie mille

Comunque grazie per il suggerimento, ottimo mosfet, è automotive da addirittura 100A, rds_on molto basso... lo userò molto :slight_smile: grazie

No, puoi lavorare anche con il PWM in logica invertita, se vuoi ... il BC337 va abbastanza bene, potresti dimensionare la resistenza fra gate e +12V anche un po piu bassa dei soliti 10K, per ridurre il tempo di commutazione, ma non piu di tanto ... consiglierei non meno di 470 ohm (ma solo in caso servisse estrema velocita' altrimenti tienila su 1K circa), ed un 10 ohm comunque in serie all'emettitore ... tieni presente comunque che con quel sistema se manca il segnale di PWM il carico viene alimentato al massimo ... quindi per sicurezza sarebbe meglio l'opposto, il BC337 che pilota un BC327 PNP che a sua volta manda il +12 al gate, cosi se si scollega o inverte il PWM almeno il carico si spegne ...

Una cosa del genere?
Manca la resistenza da 10 ohm in serie all'emettitore del pnp, serve per sicurezza?

ehm, non proprio ... piu che altro cosi ...

al mosfet va il negativo del carico ... non badare alla scritta, era un'immagine che avevo gia li ...

Ora sono dal telefono, dopo guardo meglio, ma in questo modo quando arduino esce alto, il mosfet non conduce, ma conduce quando arduino da zero...

No, scusami, mi correggo, mi sono confuso col pnp che lavora al contrario.....
Provo a farlo :wink:
Grazie

Rieccomi,
ho fatto le modifiche, anche se meno di prima, ma il mosfet scalda veramente troppo, ho abbassato la resistenza sul gate, ne ho messa un'altra da 1K in parallelo, quidi sono intorno ai 500 ohm; con 5 - 6 secondi di azionamento non si riesce a tenere il dito sul finale, posso aggiungere un'aletta di raffreddamento, ma mi pare eccessivo... Consigli?
Grazie infinite :slight_smile:

Purtroppo il datasheet del STP55NF06 indica la RdsOn a 18 milliohm, ma solo per 10V di VGS, possiamo presumere, ma molto a spanne, che se ha piu o meno la stessa curva degli altri stripfet , a 5V potrebbe essere fra 22 e 25 milliohm ...

Prendiamo il caso peggiore, 25 milliohm, a 5A di corrente avrebbe una caduta sul mosfet di circa 125mV (sarebbe interessante se potessi misurare la tensione ai due capi del mosfet, ma essendo pilotato in PWM servirebbe l'oscilloscopio, non il tester), ed una dissipazione in calore di circa 625mW, che si scaldi ci sta se non ha alcuna aletta, perche' il case TO220 da solo puo dissipare, nelle migliori condizioni, intorno ad 1W, diventando parecchio caldo ... anhe solo una cosa tipo questa potrebbe aiutare abbastanza ...

Come resistenza fra transistor e gate puoi tranquillamente abbassarla anche a 100 ohm o meno, e quella fra gate e massa anche solo fra 4K7 e 10K per diminuire i tempi di commutazione, li era uno schema usato come on-off, con il PWM se i valori sono piu bassi e' meglio (avrei dovuto pensarci prima a dirlo, scusa ... pero' con frequenze di PWM basse non dovrebbe creare piu di tanti problemi) ...

In effetti suppongo anche io a un problema di pilotaggio del mosfet, forse era meglio se usavo un driver o direttamente un ponte per comandare il motore.....
Abbasserò le resistenze e metterò un'aletta, poi posso provare a misurare con l'oscilloscopio; ma se vedo continua il problema, opterò per un driver a ponte :slight_smile:

Il ponte serve se devi anche invertire la rotazione, altrimenti non ha senso (e ti aumenterebbe il calore dissipato a parita' di mosfet, perche' passeresti attraverso due anziche' uno)

L'alternativa all'aletta e' usare un mosfet con RdsON piu bassa ... per farti un'esempio, il BUK ha una RdsON massima di 4.9 milliohm a 5V di VGS ... in confronto al tuo che dissipa 625mW, con 5A avrebbe una caduta sul mosfet di soli 24.5mV, e dovrebbe dissipare circa 120mW ... un bel po di meno ...

Prova così

Ciao,
grazie per la disponibilità ragazzi, ho provato ad abbassare le resistenze sul gate del mosfet, ma non ho ottenuto nulla, per ora non ho messo l'oscilloscopio per vedere la tensione, credo proprio che sia pilotato male... Visto che devo invertire la rotazione, forse era meglio aver usato il ponte, avevo fatto così per fare subito e non aspettare, ma con scarsi risultati :slight_smile:

Ciao Icio, lo schema che hai postato di fatto è di un driver completo, tanto vale comprare quelli già pronti tipo TC4424, ora non ho voglia di costruire anche questo, mi sa che opterò per un mostef logic level, e sopratutto aspetterò, mi metto l'anima in pace :smiley:
Etemenanki, non trovo il BUK ne su amazon, ne su ebay, li ha solo RS?
Ciao

Li hanno anche farnell, mouser e digikey ... ma se devi invertire la rotazione come dici nell'ultimo post ti serve un ponte completo ...

Per provare la tensione sul mosfet puoi farlo anche con il tester se non usi il PWM ... metti il mosfet ad ON fisso (anche mandando il pin PWM ad HIGH, volendo non smantellare il circuito) e misuri al volo ...

Come ponte potresti usare uno dei tanti gia assemblati ... hanno tutti il difetto che per renderli piu piccoli possibile sacrificano le zone di stampato che dovrebbero invece metterci per la dissipazione, secondo me, pero' e' una mia fissa personale del voler sempre abbondare con la sicurezza ... comunque se li si sceglie con portate superiori si dovrebbe essere abbastanza sicuri ...

Ad esempio, per dirne uno, questo dovrebbe reggere 12A continui (non farei alcun conto sui 30 di picco dichiarati, non con quello stampato), quindi per 5A o poco piu non dovrebbe dare problemi particolari ... ed essendo una breakout gia assemblata non c'e' neppure la menata di trovare il forno reflow dopo essersi disegnati lo stampato ...

Poi ce ne sono altri modelli, ma piu o meno mi sa che come prezzi siamo li ...

Una buona giornata ragazzi
scusate l’intromissione,
e da molto che cerco un qualche spiegazione su come si calcolano le resistenze per un mosfet,
vi chiedo una cortesia, qualche buona anima mi può dire come si calcolano le resistenze per portare in conduzione un mosfet?

Scusa, ma mi sa che confondi mosfet e transistor :wink:

Sui mosfet non conta la corrente, come per i transistor che necessitano di una corrente di base per condurre ... conta la "tensione" (o meglio differenza di potenziale fra gate e source) ...

Il gate elettricamente e' quasi l'equivalente di un condensatore, una volta "caricato" con una sufficente tensione, il mosfet conduce in pieno ... tanto che se scolleghi il gate e l'isolamento e' buono, il mosfet rimane "acceso" finche' non scarichi il gate ...

La resistenza in quel caso si calcola solo in funzione della velocita' di commutazione del mosfet che ti serve ... proprio come un qualsiasi condensatore, il gate richiede un "picco" di corrente (anche se brevissimo in condizioni normali) per caricarsi ... piu e' alta la corrente che puoi fornire (quindi bassa la resistenza) piu sara' veloce la carica, e quindi piu sara' breve il tempo in cui il mosfet lavora in zona lineare ... lo stesso per lo spegnimento ...

Comunque ci si preoccupa di questi parametri solo se si devono usare PWM con frequenze piu alte di un paio di KHz, oppure se servono per forza commutazioni il piu brevi possibile (carichi di molti Ampere e cose simili) ... nell'uso comune con Arduino ed i suoi PWM, che non superano il KHz, puoi semplicemente usare una R da 100 ohm in serie al gate ed una da 4K7 o poco piu fra gate e massa (per i canale N), che funzionano abbastanza bene ... mentre per il normale uso ON/OFF (non PWM) e per carichi fino alla decina di Ampere (con i giusti mosfet), anche 330 ohm in serie (fino ad 1K) e sui 47K verso massa (fino a 100K) non creano particolari problemi ...

Dove servono invece per forza frequenze alte, o alte velocita', meglio usare direttamente dei driver appositi per i gate, che ormai costano meno dei componenti necessari a costruirseli da se ...

Rieccomi, complice il brutto tempo e il non uscire, ho fatto il driver come suggerito dallo schema di icio, ho solo modificato le resistenze in ingresso, ho tolto quella da 10K verso massa e quella in serie ad arduino da 10k l'ho sostituita con una da 1K.
Devo dire che le cose sono notevolmente migliorate, il mosfet scalda "normalmente" e ci mette più di 30 secondi per non poterci più tenere sopra le mani (senza aletta). Direi che se aggiungo una piccola aletta di raffreddamento risolvo sicuramente il problema :wink:

Per i prossimi progetti proverò i mosfet logic level, per capire le differenze, e poi utilizzerò dei driver appositi prima di pilotare dei mosfet...
Per completezza delle info, il motorino assorbe circa 4A.
Vi ringrazio per l'aiuto, mi siete stati molto utili :slight_smile:

Buona serata

Si, in quel modo hai ridotto ulteriormente il tempo di commutazione, cioe' in pratica il tempo in cui il mosfet lavora in modo lineare, dissipando molto di piu che tutto ON ... con i pilotaggi in PWM influisce molto di piu che usando il mosfet come interruttore, perche' le commutazioni sono tante al secondo ... e per quanto brevi, la dissipazione si accumula ...

Se poi ci aggiungi che i mosfet, piu si scaldano, piu la RdsON cresce (per cui a temperature maggiori la dissipazione di potenza in calore aumenta) ...

Piu veloce del driver totem-pole ci sono solo i driver specifici ... l'unico altro sistema e' usare un mosfet con RdsON piu bassa ... e se accoppi le due cose, arrivi al massimo che puoi fare ... :wink:

Si, concordo con quello che hai detto, mi è arrivato in questi giorni questo driver a ponte, sembra discreto, prossimamente devo provarlo: BTS7960B, dice 43A, per 8 euro, ne vale la pena :wink:

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