Ein grundlegendes Missverständnis, das viele mit MOSFETs haben, ist, dass die Gate-Schwelle dort ist, wo die "Magie" geschieht. Die Gate-Schwelle ist wirklich eine Schwelle - es ist die absolute Leitungsschwelle: Hier geht das Gerät ein wenig weiter von vollständig zu jusssssssssssst.

Ein aussagekräftiges Diagramm finden Sie einige Seiten tiefer:

Dies zeigt verschiedene Beziehungen zwischen \ $ V_ {GS} \ $, \ $ I_D \ $ und \ $ V_ {DS} \ $ .

Bei einer Spannung von 12 V \ $ V_ {DS} \ $ können Sie sehen, dass der MOSFET selbst bei 4,5 V am Gate nur einen kleinen Bruchteil der 110 A leitet, für die das Gerät ausgelegt ist.

Ja, diese Kurven sind für das Impulsverhalten charakterisiert, aber Sie haben die Idee - Sie benötigen viel mehr als die Gate-Schwellenspannung, um den MOSFET wirklich "einzuschalten" und gut zu funktionieren.

Wenn Sie einen MOSFET direkt von der GPIO-Leitung ansteuern möchten, müssen Sie einen finden, der bei diesem 3,3-V-Antriebspegel ausreichend Strom aufnehmen kann.

Betrachten Sie das Gerät Fairchild FQP30N06L :

Sie können sehen, dass das Gerät selbst mit 3 V viel Strom leitet.

Wenn Sie die Probleme mit der MOSFET-Schwelle und der Einschaltspannung vollständig beseitigen möchten, empfehlen wir Ihnen, Folgendes zu versuchen:

R1 wird bei eingeschalteter LED etwa ein Watt verbrauchen, sodass die Verwendung mit Bedacht vorgeschrieben ist etwa ein 2 Watt Widerstand. Ich mag diese.

und hier ist die Liste der LTspice-Schaltkreise Fall, in dem Sie mit der Schaltung spielen möchten:

  Version 4SHEET 1 1140 708WIRE 128 0 -16 0WIRE 304 0 208 0WIRE 304 32 304 0WIRE 304 112 304 96WIRE 128 160 80 160WIRE 240 160 208 160WIRE - 16 224 -16 0WIRE 80 224 80 160WIRE -16 336 -16 304WIRE 80 336 80 304WIRE 80 336 -16 336WIRE 304 336 304 208WIRE 304 336 80 336WIRE -16 384 -16 336FLAG -16 384 0SYMBOL res 224 -16 090WOW VBottom 2WINDOW 3 32 56 VTop 2SYMATTR InstName R1SYMATTR Wert 91SYMBOL LED 288 32 R0WINDOW 3 28 68 Links 2SYMATTR InstName D1SYMATTR Wert QTLP690CSYMATTR Beschreibung DiodeSYMATTR Typ DiodeSYMBW PULS (0 3,3 0 100n 100n 10m 20m) SYMBOL Spannung -16 208 R0WINDOW 123 0 0 Links 2WINDOW 39 0 0 Links 2SYMATTR InstName V2SYMATTR Wert 12SYMBOL npn 240 112 R0SYMATTR InstName Q1SYMATTR Wert 2N 2222SYMBOL res 224 144 R90WINDOW 0 0 56 VBottom 2WINDOW 3 32 56 VTop 2SYMATTR InstName R2SYMATTR Wert 240TEXT -8 360 Left 2! .Tran .5  

Ich habe das Datenblatt nachgeschlagen und festgestellt, dass die Gate-Schwellenspannung 2 bis 4 V beträgt, was bedeutet, dass dies mit dem 3,3-V-Raspberry-Pi-GPIO einwandfrei funktionieren sollte.

Das bedeutet, dass 3,3 V unter dem Wert liegen könnten Gate-Schwellenspannung.

Selbst wenn sie darüber liegt, ist dies immer noch nicht sinnvoll. Sie müssen das Datenblatt tatsächlich lesen b> i>, anstatt die Markierungen zu überfliegen und dann (falsche) Annahmen zu treffen.

Auf Seite 2, V _{GSth sub> ist klar definiert, wenn der FET 250 uA leitet. Es ist schwer vorstellbar, wie wichtig dies für Sie ist, wenn Sie 100 mA wünschen.}

Nur eine Zeile darüber gibt das Datenblatt R _{DS (on) sub> bei 10 V an ist das, woran dieser FET betrieben werden soll. Nichts sagt etwas darüber aus, was mit nur 3,3 V am Gate passiert, außer manchmal leitet es vielleicht 250 µA.}

Auch dies ist alles klar formuliert. Manchmal erhalten Sie mehrdeutige oder schlecht geschriebene Datenblätter, aber dies ist keines davon. Dieser FET ist für Ihre Anwendung einfach ungeeignet.

Sie sollten keine 2 W im Widerstand brennen müssen. Um 100mA in die Diode zu treiben, müssen Sie einen Widerstand einbrennen: P = VI; V = IR; P = I ^ 2 * R = 0,01 * R W

Angenommen, die LED benötigt etwa 3-4 V, um zu leuchten, so bleiben 8 V übrig, um über diesen Widerstand zu brennen. V = IR; V = 8 V, I = 0,1 A; R = 80 Ohm

Zurück zu der im Widerstand verbrannten Leistung, I ^ 2 * R = .1 ^ 2 * 80 = .01 * 80 = .8WSie würden auch 4V * .1A = brennen .4W in der LED. Dies scheint mir ein wenig verschwenderisch zu sein, und ein besserer Weg könnte darin bestehen, die 12 V auf etwa 5 V zu reduzieren.

Sie benötigen einen reaktionsschnelleren FET (niedrigeres Vt). Sie können Ihren Ausgang (0-4 V) auch einfach mit Back-to-Back-BJT-Wechselrichtern in (0-12 V) umwandeln und den aktuellen FET zusammen mit dem 80-Ohm-Widerstand verwenden.

Ich habe das Projekt jetzt mit einem Standard-NPN-Transistor 2N3904 abgeschlossen, der die gesamten 100 mA bei 12 V verarbeiten kann.

Vielen Dank für alle Ratschläge.