Transistor / MOSFET per sostituire relay shield

Non so che casino stia succedendo, ma mi ritrovo con un doppio topic postato e metà del testo... ora non mi fa nemmeno modificare il testo del primo messaggio. metto qui sotto il testo completo

Buongiorno a tutti,
Da un paio d’ore sto cercando di capire cosa potrei usare per accendere e spegnere da remoto diversi apparecchi a 12VDC e 5VDC evitando di usare le ingombrantissime schede multi relè, ma non ho ancora trovato informazioni concordanti tra un post e l’altro (chi dice PNP o NPN in base all’applicazione, c’è sempre chi propone un MOSFET come alternativa, ma non viene mai proposto lo stesso) e sinceramente non ci sto più capendo una “segaccia nulla”, come dice il mio amico fiorentino. L’unica cosa che ho capito è che non posso usare un optoaccoppiatore e che il MOSFET permette correnti molto più importanti rispetto a un transistor PNP o NPN (se non sbaglio transistor BJT).

La mia Arduino MKR1010 (3,3V 7mA sui pin output) dovrà accendere e tenere accesi per diverse ore diversi dispositivi (macchina fotografica, montatura motorizzata, mini-PC ecc). Ancora non so esattamente quanti dispositivi, ma punterei a mettere una linea per dispositivo invece di un singolo MOSFET che pilota tutti gli strumenti.
Il tutto sarà comandato dall’ormai fidato Blynk.

  • Il carico di picco massimo non sarà mai superiore a 2,5A per dispositivo, ma protratto anche per una dozzina di ore.
  • Tensioni, come dicevo, sia 12V che 5V per le linee USB.
    Con i relè si farebbe in un attimo, ma una scheda da 8 canali è veramente troppo ingombrante. Mi serve qualcosa di compatto e leggero da montare vicino agli strumenti.
    Se possibile, penserei a qualcosa che non scalda troppo: devo stampare in PLA il case che terrà al riparo il tutto e sopra i 50° comincia a deformarsi.

Prendendo spunto dai topic che ho letto finora, mi verrebbe da considerare dei MOSFET tipo IRL520 o 540 (perché mai dovrei prendere il 520 che porta meno corrente senza nemmeno essere più compatto?) che con il gate di livello logico mi permetterebbero di lavorare già con i 3,3V della mia scheda, ma magari c’è qualcosa di più adatto...

Di che correnti stai parlando? E ... devi pilotarlo da Arduino?

Guglielmo

Ciao Guglielmo, ho specificato tutto nella seconda parte, comunque devo prenotare da Arduino MKR 1010 strumenti da 12V e 5V max 2,5A

Edit. Ho visto ora che mi ha pubblicato solo un pezzo del post

Se vuoi usare un MOSFET devi usare un MOSFET logic-level ... qui consigliamo spesso il IRL540 nella classica configurazione:


... poi, ovviamente dipende cosa ci colleghi (... con i carichi induttivi occorre prendere le solite precauzioni)

Guglielmo

... credo che tu abbia qualche carattere NON valido all'interno del testo. Appena lo trova tronca ed elimina il resto.

Guglielmo

P.S: ho cancellato sia il thread dopio che il messaggio sempre tronco. tanto quello che ti serve si è capito ...

Capito il problema: avevo messo un’emoji.
Mi daresti un’occhiata al resto che ho messo all’inizio? Avevo messo anche qualche domandina.
Nel frattempo direi che il MOSFET è la soluzione che mi sembra più semplice da attuare. Vedo nel tuo schema che consigli max 2,5A, ma il datasheet del IRL540 dice max 28A (con 5V sul Gate). Sicuramente con 3,3V sarà più basso, ma non dovrei arrivare proprio tirato con 2,5A

Grazie mille per l’aiuto velocissimo

... ali limite, aggiungi una barretta dissipatrice e fissi i MOSFET (con il dovuto isolante sul tab di fissaggio ... che è connesso al drain) su di essa così li tieni freschi :smiley:

Guglielmo

Per il fatto che non si consigliano sempre gli stessi mosfet, e' normale, si cerca di solito di consigliare quelli che potrebbero andare meglio di volta in volta ... ad esempio tu hai pin con 3.3V massimi di uscita, l'IRL540 menzionato da Guglielmo funziona, sia chiaro, ma se guardi il grafico di uscita dovrebbe riuscire a dare massimo un paio di Ampere con quel pilotaggio di gate, non avrebbe senso se io te lo consigliassi per carichi di 10 o 20 Ampere ...

Parli di "minipc" ... di quale stiamo parlando ? ... perche' alcuni assorbono poco, ma ce ne sono anche di "avidi di corrente" ... il tuo che corrente di funzionamento ha ? ... inoltre hai roba che crea loop di massa, che ti costringa ad interrompere il positivo anziche' il GND ?

Comunque se cerchi sui vari datasheet trovi alcuni mosfet migliori per carichi piu alti ... ad esempio (rimanendo sui foro passante, senza usare SMD), supponendo che tu possa usare i canale N per interrompere la massa, ci sarebbe IRL3803, che a 3.3V di gate puo gia pilotare una trentina di Ampere anche se non e' previsto per quella tensione per cui scalderebbe ... o ancora meglio SUP90N04-3m3P, che era previsto proprio per i 3.3V, a quella tensione di gate dovrebbe avere intorno ai 6 milliohm di RdsON e riuscire a pilotare sui 50A senza troppi problemi ... mentre se invece devi per forza interrompere il positivo e ti serve un canale P, con un SUP75P03-07 potresti arrivare alla decina di Ampere, anche se servirebbe un piccolo dissipatore (purtroppo per i canale P c'e' pochissima scelta rispetto ai canale N, specie per le tensioni di pilotaggio piu basse ... in campo SMD c'e' un po piu scelta, ma sono quasi tutti componenti "exposed pad" che richiedono piani riscaldati o fornetto reflow per saldarli)

koten90:
chi dice PNP o NPN in base all’applicazione

Certo, un carico può avere un terminale a +Vcc o a massa, quindi serve un "interruttore" che chiuda rispettivamente verso massa (NPN o mosfet N) o verso Vcc (PNP o mosfet P).

L’unica cosa che ho capito è che non posso usare un optoaccoppiatore

Mica vero, anzi, in tanti casi questo è l'unico modo (o il più comodo) per non creare cortocircuiti e tenere lontani i disturbi condotti sulle masse. Certo il carico non si pilota direttamente con il fotoaccoppiatore ma con un successivo finale di potenza.

e che il MOSFET permette correnti molto più importanti rispetto a un transistor PNP o NPN

Solo se si sceglie molto sovradimensionato, altrimenti la caduta di tensione che produce e il surriscaldamento diventano inaccettabili. E tuttavia i mosfet si possono mettere tranquillamente in parallelo riducendo la dissipazione di ciascuno con il quadrato del numero dei mos, e riducendo la caduta linearmente con il numero di mos, mentre i BJT richiederebbero invece forti correnti di base (e quindi potenza dispersa).

Per comandare carichi che assorbono sui 3A rimanendo sui 0,1V di caduta e pochissimi cento milliwatt di dissipazione servono mosfet da oltre 70A, o paralleli di N mosfet con prestazioni inferiori.

Inoltre la questione logic-level serve solo se si vuole comandare il gate direttamente con le uscite del micro, ma se si interpone uno stadio pilota a transistor (quindi anche anche un fotoaccoppiatore) che invia al gate tensioni più elevate, allora tante "limitazioni" cadono.

Ad esempio con il seguente schema rimane tutto freddo, la stringa di mos perde appena 64mV, e le alimentazioni / masse della logica di controllo e del carico rimangono completamente isolate tra loro:

786348.png

786348.png

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Claudio_FF:
...
Inoltre la questione logic-level serve solo se si vuole comandare il gate direttamente con le uscite del micro, ma se si interpone uno stadio pilota a transistor (quindi anche anche un fotoaccoppiatore) che invia al gate tensioni più elevate, allora tante "limitazioni" cadono.
...

Scusa, aggiungo solo: anche in caso il carico funzioni con meno di 9/10V :wink:

porca miseria, sono profondamente ignorante e ci sono migliaia di modelli diversi! :confused:
cerco di andare con ordine:

  • il minipc è arrivato fornito di alimentatore da muro 12V 2A, quindi credo che consumi un pochino meno di così.

  • non credo serva interrompere il positivo, ma non saprei sinceramente

  • uno schema che richieda 4 transistor + 1 fotoaccoppiatore per ogni linea è da escludere, principalmente per problemi di spazio (tutto il circuito con le linee di alimentazione andrà a cavallo di un telescopio, non un bestione da osservatorio, ma un semplice tubo da 120mm di diametro) e anche per mie scarse capacità (escludo sicuramente i componenti SMD che sono troppo miniaturizzati per le mie capacità col saldatore)

  • vedendo il grafico sul datasheet del IRL540, se non ho capito male come leggerlo, usando 3V al Gate (VGS) dovrei arrivare a circa 17-18A di corrente (ID). allego immagine di come l'ho letto io

Oltre a questo, volevo anche chiedere se posso usare il MOSFET stesso (pilotando il Gate via PWM) per regolare la potenza di un pad riscaldante (fascia anti-condensa che scalda la lente del telescopio per evitare che si appanni). Li hanno inventati proprio per far questo e sto facendo una domanda stupida vero?
Le fasce sono USB (le linee di alimentazione 5V 2A che avevo previsto).

IMG_9217.PNG

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Quel grafico non si legge esattamente così. La zona in cui lavorare per l’uso che serve in questo caso (interruttore on/off con meno caduta di tensione e meno dissipazione termica possibili) è quella vicino (il più possibile) all’asse di partenza di sinistra.

Seguendo la linea dei 3V di tensione di gate si vede che con 2,5A il mos si mangia circa 0,4V di alimentazione (che sottrae al carico), e deve dissipare circa 0,4*2,5=1 watt, il che vuol dire obbligatoriamente un dissipatorino arieggiato per non portarlo vicino ai 100 gradi. Se poi si volessero assorbire 17A il mos si mangerebbe come minimo 3V e dovrebbe dissipare oltre 50W!

Si può migliorare solo usando un mos estremamente sovradimensionato, da oltre 70A (che ha una resistenza interna inferiore), oppure con una stringa di mos meno performanti in parallelo come indicato.

Per quanto riguarda interrompere positivo o negativo non ha importanza se gli apparecchi non devono collegarsi ad altri apparecchi. Se invece si devono mettere in comune varie masse che per un motivo o per l’altro sono collegate a terra allora si possono creare dei cortocircuiti.

Il pad riscaldante si può pilotare in PWM, ma… sperimentalmente si dovrà verificare se introduce disturbi elettrici, e forse il suo mos sarà da pilotare tramite apposito driver (per commutare più in fretta e scaldare di meno).

ok, se ho capito bene, secondo il grafico del IRL3803 proposto da Etemenanki avrei tutt'altra storia: fino a quasi 6A la caduta di tensione sarebbe di 0,1V con riscaldamento di 2,5A*0,1V=0,25W che resta abbastanza accettabile (probabilmente molto meno, ma essendo fuori grafico non mi sbilancio) e raddoppio di questa caduta di tensione al raggiungimento di 10A (0,5W in questo caso)

Esatto, poi quelle sono le caratteristiche nel peggiore dei casi con giunzione oltre i 150 gradi, quindi la realtà dovrebbe essere ancora meglio.

Claudio_FF:
Inoltre la questione logic-level serve solo se si vuole comandare il gate direttamente con le uscite del micro, ma se si interpone uno stadio pilota a transistor (quindi anche anche un fotoaccoppiatore) che invia al gate tensioni più elevate, allora tante "limitazioni" cadono.

Ad esempio con il seguente schema rimane tutto freddo, la stringa di mos perde appena 64mV, e le alimentazioni / masse della logica di controllo e del carico rimangono completamente isolate tra loro:

786348.png

ho capito ora il senso di quel che c'è scritto qui. Se uso un fotoaccoppiatore tra il piedino di Arduino e il Gate del MOSFET, posso usare la stessa 12V come VGS e quindi pilotare in modo molto più efficiente che con il 3,3V.
Fotoaccoppiatore + MOSFET non occupano poi tanto spazio e si ha un beneficio enorme. Mi sa proprio che ce li metterò

Purtroppo molti produttori non mettono i grafici piu utili, come ad esempio quello della RdsON, che darebbe indicazioni piu precise ... IR e' uno di questi ...

Ancora peggio in TO220 c'e' veramente poco per tensioni inferiori ai 5V (qualche TrenchFET della Vishay e poco altro) ... la maggior parte dei componenti per lavorare con tensioni dai 3.3V in giu sono SMD, e finche' stiamo sui chip in SO8 (ad esempio questo) si possono ancora saldare a mano senza problemi, ma quelli migliori sono ormai tutti in PowerPack con il tab inferiore (peccato perche' questo sarebbe ottimo), che richiede o farsi uno stampato apposta con vias passanti grandi per saldarlo, o usare un forno reflow ...

Macheppa**e sti produttori, che gli costava mettere il chip di un Si7858BDP in un TO220 ? ... :smiley:

Comunque se devi commutare tensioni dai 5V in su, basta pilotarlo con un transistor o meglio ancora con un'opto sfruttando la tensione da pilotare, cosi lavora in zona ottimale e puoi commutarci molta piu corrente ...

Per quanto riguarda il commutare il positivo invece che la massa devi vedere tu se hai qualcosa che rimane alimentato connesso a qualcosa che scolleghi ... ad esempio, un sensore che manda tensione ad Arduino e rimane alimentato mentre spegni Arduino, non andrebbe scollegata la massa perche' daresti tensione ad un circuito con massa "volante", e se va bene si limita a non funzionare, ma potrebbe anche bruciare qualcosa ... in quei casi va per forza scollegato il positivo ... se invece hai parecchia roba che accendi e spegni tutta insieme, si mettono le masse in comune e si puo scollegare tutto in una volta dal negativo, a quel punto un IRL3803 pilotato con un'opto dal 12V porterebbe tranquillamente anche 20 o 30 A senza problemi ...

Ok, sono arrivato alle conclusioni e ho fatto i miei acquisti:

  • ho trovato un pacco da 50 IRL3803 in UK che vengono a costare, tutto compreso, 46€ (in Italia ce ne compravo 3, in Cina molti di più, ma ora si deve aspettare che stappino il canale di Suez e vorrei finire il lavoro per quest’estate). Per star tranquillo, ne metterei uno per linea come previsto inizialmente, magari metto insieme solo le linee 5V delle fasce riscaldanti (da pilotare in PWM per regolare la potenza in base all’umidità)
  • da Amazon farò arrivare fotoaccoppiatori PC817 (vanno bene quelli da 4 pin k servono quelli da 6?) e diodi 1N4007 (per protezione di MOSFET e fotoaccoppiatori, li metterei su tutte le linee se non ci sono controindicazioni di sorta)
  • per le resistenze da mettere in linea direi: 440ohm tra Arduino e fotoaccoppiatore e 10kohm tra Gate e Source del MOSFET (magari poi vi allego il disegno dello schemino elettrico per capire meglio)

eccoci, siate clementi: è il primo disegno che faccio di un circuito.
A sinistra Arduino, ho disegnato la resistenza del fotoaccoppiatore dopo il diodo invece che prima, ma è un errore di distrazione su carta

Per quanto riguarda il canale di Suez ho visto che sui due ultimi ordini c'è scritto accettato dalla compagnia di spedizione aerea e partito dal paese di provenienza e guardando anche gli altri pacchetti ho visto che il viaggio dalla Cina all'Europa dura in media 2 giorni quindi penso che tutti i pacchetti non vengono spediti per nave ma per aereo, comunque adesso guardo meglio

Aggiornamento: mah non riesco a capire, alcuni viaggi durano 2 giorni altri 15, boh!

nel tuo schema non hai messo il carico sul mosfet hai attaccato il drain direttamente al +12 volt facendo un bel corto circuito bum, cerca di essere più preciso, comunque bravo che hai disegnato il simbolo del mosfet in modo corretto, la maggioranza di persone non sa nemmeno disegnarlo

Ho cercato sia su ebay (5 maggio-7 giugno) che su banggood (non li aveva) che su aliexpress (fino a 42giorni).

Il simbolo del MOSFET l’ho copiato pari pari dal datasheet, ma non dirlo a nessuno XD
Ho dimenticato di segnare il carico, ma sapevo che va li.