Большое падение напряжения на MOSFET со светодиодной лентой

Я пытаюсь включить светодиодную ленту Giderwell RGBCCT , используя ESP32 (микроконтроллер 3,3 В) с помощью IRL540N MOSFET.

Моя схема выглядит так:

Схема

(извините за дилетантскую/нестандартную диаграмму, я не разбираюсь в EE)

R1 — это простой подтягивающий резистор, обеспечивающий низкий уровень затвора, когда микросхема выключена/загружается. На самом деле у меня есть 5 МОП-транзисторов, управляющих 5 каналами полосы RGBCCT, но все то же самое, если питается только один канал.

Моя проблема: когда затвор высокий и нагрузки нет, я измеряю 12 В на клеммах стока и истока MOSFET (как и ожидалось). Однако при подключении светодиодной ленты это напряжение значительно падает, до 6-8 В, в зависимости от MOSFET и канала, который я измеряю. Светодиоды также намного темнее, чем при прямом подключении к +12 В и GND.

Это небольшой сегмент светодиодной ленты, содержащий 6 светодиодов на канал, и по спецификации должен иметь пиковое значение 300 мА для всего сегмента, поэтому прибл. 60 мА на канал.

Что может быть причиной этого? Я использую перфорированную плату - виновата ли моя пайка? (Это довольно ужасно, это мой первый проект по пайке.) Может быть, я сварил полевые МОП-транзисторы во время пайки, из-за чего они не могли отдавать ток? Является ли логический уровень 3,3 В слишком низким для полной активации МОП-транзистора? В таблице данных указано максимальное пороговое значение 2,0 В и постоянный ток ~ 10 А при напряжении 3,0 В от затвора к истоку, чего должно быть достаточно. Хотя я могу упустить еще один параметр.

Я измерил сопротивление от GND до истока MOSFET и от стока MOSFET до катодной площадки на конце полоски, и оно составило около 0,3 Ом. Если это имеет значение, я использовал провод AWG 20 (0,5 мм²), чтобы соединить все, соединенные пайкой на перфорированной плате.

Обновление: я измерил сопротивление сток-исток на МОП-транзисторах, когда их затворы были высокими. Большинство из них имеют около 20 Ом, плюс-минус, в то время как у одного есть 3,9 Ом, но даже на нем напряжение составляет ~ 9 В, падение на 3 В. Для одного с 25 Ом падение составляет 6В. Теперь я еще больше запутался, так как сопротивления разные, и падения не пропорциональны сопротивлению...

Когда полосу следует включать: какой v_gate вы измеряете?
Похоже, полевой МОП-транзистор работает в режиме насыщения, а не в линейном режиме («полностью включен»). Какое напряжение между затвором и истоком вы измеряете, когда микроконтроллер выдает высокий логический сигнал? Какова продолжительность времени, когда вы включаете MOSFET (микросекунды, миллисекунды, секунды и т. д.)?
Если можете, отредактируйте свой вопрос и укажите название производителя и номер модели светодиодной ленты, которую вы используете. В качестве альтернативы укажите имя дистрибьютора (например, Sparkfun, Digi-Key и т. д.) и номер детали дистрибьютора для используемой вами светодиодной ленты.
@geomaster, Вы спросили: «Не слишком ли низкий логический уровень 3,3 В для полной активации MOSFET?» Скорее всего, да.
Можете ли вы отключить затвор MOSFET от вашего ESP32 и подать на него более высокое напряжение, например, 6 В от делителя потенциала 10K + 10K, подключенного к вашему источнику питания 12 В? Тогда вы могли бы увидеть, хороший ли это МОП-транзистор со слишком низким напряжением возбуждения или поврежденный МОП-транзистор.
@tariksbl Измерение 3,23 В на выводах затвор-исток полевого МОП-транзистора.
@JimFischer Напряжение затвор-исток составляет около 3,23 В. Не понимаю ваш второй вопрос - у меня есть набор микросхем для постоянного вывода логической 1 на контакт для целей тестирования. Я держал его в течение ~ 20 минут, и ничего не изменилось. К моему вопросу я добавил ссылку на светодиодную ленту на Amazon.
@TonyM Я попробую это - я запитываю чип через USB-регулятор напряжения 12 В-> 5 В (у чипа есть другой регулятор на 3,3 В, но он не может выдерживать 12 В), поэтому я попытаюсь подключить к нему затвор и сообщить .

Ответы (1)

Вам нужен полевой МОП-транзистор логического уровня, рассчитанный на управление затвором <= 3,3 В, чтобы это работало. Согласно техническому описанию, у вас есть полевой МОП-транзистор, рассчитанный на управление затвором 4 В , поэтому вы не полностью включаете его.

Немного удивительно, что это так плохо, если деталь настоящая. Измерьте Vgs непосредственно на MOSFET, от затвора до истока. Если в цепи источника имеется чрезмерное сопротивление, оно может снижать и без того неадекватное напряжение Vgs.

Это было бы и моим первым подозрением. Но цифры на странице 3, кажется, подразумевают, что он должен работать достаточно хорошо для немного большего тока, когда OP пытается переключиться с 3 вольтами на затворе.
@ChrisStratton Это только типичные кривые, которые не гарантируются, но я согласен, что, как я уже сказал выше, это все еще кажется слишком маленьким. Поэтому я подозреваю, что либо он не получает 3,3 В, либо полевой МОП-транзистор не соответствует заявленному, несмотря на то, что его работа не гарантируется, и, следовательно, его использование в этом приложении является плохой практикой.
Спасибо! Vgs непосредственно на МОП-транзисторе составляет 3,23 В. Облом, я видел этот MOSFET, предложенный на форумах для Arduino Due, который также использует логику 3,3 В, поэтому я решил, что это безопасная ставка. Как найти полевой МОП-транзистор, который гарантированно включится при напряжении 3,3 В? Что я ищу в таблице данных? Прав ли я, предполагая, что это столько же сока, сколько я смогу получить от тех, которые у меня есть, т.е. подключение большего количества светодиодной ленты просто упадет больше напряжения и не станет ярче?
Откуда вы взяли МОП-транзисторы?
@SpehroPefhany Я смог найти их в своей стране только у продавца на сайте знакомств, вероятно, перепроданного с AliExpress или аналогичного. Однако продавец выглядел уважаемым, судя по отзывам других покупателей. Вот фото МОП-транзисторов: i.imgur.com/JJSNEfe.jpg . Тем не менее, я также паял их утюгом мощностью 40 Вт без регулирования температуры, который по спецификации нагревается до 482 ° C, и довольно долго, потому что я не мог сделать это достаточно быстро. (Я знаю, это очень глупо. С тех пор я перешел на новый утюг.) Могло ли это изменить свойства?
Скорее всего запчасти поддельные.
@SpehroPefhany Спасибо, теперь я попробую более законный канал распространения. Должен ли я получить другие, то? У вас есть предложение? Как мне понять по таблице данных, подходит ли MOSFET для привода 3,3 В, если графики являются лишь типичными характеристиками и на них нельзя полагаться?
Хорошо, посмотрите на гарантированные числа Rds(on). С каждым связан Vgs. Вам нужен полевой МОП-транзистор с приемлемым Rds(on) при напряжении вашего привода или немного меньше. Имейте в виду, что Rds (on) увеличивается примерно на 50%, когда MOSFET очень горячий, поэтому не называйте его слишком близким. Только для 300 мА вы можете использовать AO3400A с приводом 2,5 В, у него Rds (on) <48 мОм, поэтому рассеиваемая мощность будет I ^ 2 * R = 4 мВт, что очень мало.
@SpehroPefhany Спасибо. Похоже, AO3400A справится с задачей. На самом деле я планирую иметь 3 из этих цепей по 300 мА, поэтому общий пиковый ток 900 мА, но это если все каналы постоянно включены на 100%, что может быть ограничено программно, потому что в этом нет необходимости (два канала белые). Но даже при 900 мА и Rds на 50% выше, я рассчитываю ~ 58 мВт, что все равно должно быть мало, верно?
Да, все должно быть в порядке. Добавьте резистор 20K-50K от затвора к истоку, поскольку, если он плавает в линейной области, эта небольшая часть быстро сгорит.
На самом деле, 900 мА для 5 каналов, а один MOSFET для одного канала, поэтому он должен выдерживать только до 180 мА. Спасибо за помощь - только что заказал их - на этот раз в реальном магазине электроники :)
Большое падение напряжения на MOSFET со светодиодной лентой
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v