Ist die Auswahl und Vorspannung eines von einem Mikrocontroller gesteuerten MOSFET von Bedeutung?

Ich brauche Hilfe bei der Auswahl eines MOSFET für die hier beschriebene Schaltung , die ich ursprünglich mit einem BJT entworfen habe, aber entschieden habe, dass FETs in diesem Fall sinnvoller sind.

Der FET wird von einem PIC24 gesteuert, der ein logisches Hoch oder ein logisches Niedrig an den FET sendet. Ich weiß, dass FETs spannungsgesteuerte Geräte sind, aber ich frage mich, ob zum Einschalten des FET auch ein Mindeststrom erforderlich ist.

Wenn ja, muss der FET vorgespannt werden, damit der PIC24 genügend Strom liefern kann, um den FET einzuschalten?

Ich bin auch nicht allzu vertraut mit der Vorspannung von FETs, daher bin ich auch neugierig auf vorintern vorgespannte FETs, aber sie sind bei Google etwas schwer zu finden. Könnten Sie andere Ressourcen empfehlen?

Das Gate eines FET hat einen nahezu unendlichen Widerstand, aber eine gewisse parasitäre Kapazität. Dies bedeutet, dass beim Ein- und Ausschalten 0 Gleichstrom verbraucht wird, aber ein gewisser Strom erforderlich ist, um zwischen den Zuständen umzuschalten. Größere FETs mit höherem Strom haben tendenziell höhere parasitäre Kapazitäten und erfordern daher mehr Leistung zum Ein- und Ausschalten.

Der zum Schalten erforderliche Strom ist im Allgemeinen sehr niedrig. Wenn Sie nicht mit hoher Geschwindigkeit (Hunderte von Kilohertz und mehr) schalten oder Ihr FET sehr groß ist, können Sie ihn direkt von Ihrem Mikrocontroller aus ansteuern.

Bei der Auswahl eines FET für diesen Zweck ist nicht die Vorspannung, sondern die Gate-Schwellenspannung zu berücksichtigen. Stellen Sie sicher, dass die Schwellenspannung des ausgewählten FET niedrig genug ist, damit Ihr Mikrocontroller ihn vollständig einschalten kann. Verlassen Sie sich nicht auf die Abbildung in der Datenblatttabelle, diese wird häufig für sehr niedrige Ströme angegeben. Überprüfen Sie stattdessen das Diagramm Gate-Spannung gegen Source- / Drain-Strom und stellen Sie sicher, dass der FET bei der logischen Hochspannung Ihres Mikrocontrollers die gewünschte Strommenge leiten kann.

Die Schaltung, auf die Sie sich bezogen haben, wird nicht sehr gut funktionieren, unabhängig davon, ob Sie einen Bipoalr-Transistor oder einen MOSFET verwenden. Dies liegt daran, dass Sie versuchen, die High-Side-Steuerung mit einem NPN- oder N-Kanal-Gerät durchzuführen.

Da Sie mit einem Solarpanel arbeiten, haben Sie zwei Möglichkeiten: Shunt-Regler oder Serienregler.

Ein Shunt-Regler nutzt eine Eigenschaft von Solarmodulen: Sie funktionieren ähnlich wie eine Stromquelle. Das heißt: Für eine bestimmte Menge an Sonneneinstrahlung (die Menge an Sonnenlicht, die auf das Panel trifft) bleibt der Strom ungefähr gleich, wenn sich die Klemmenspannung ändert. Ein Solarpanel kann normalerweise mit einem direkten Kurzschluss an den Ausgangsleitungen ohne Beschädigung betrieben werden.

Der Vorteil eines Shunt-Reglers besteht darin, dass die negative Leitung des Panels mit Ihrer Schaltungsmasse verbunden werden kann und dennoch die Verwendung eines NPN-Transistors oder eines N-Kanal-MOSFET ermöglicht, um den Kurzschluss über das Panel bereitzustellen. Offensichtlich gibt es eine Seriendiode von der Verbindung von Solarpanel (+) / Transistor zur Batterie. Diese Diode wird sowieso benötigt, damit das Solarpanel den Akku bei schwachem Licht nicht entlädt.

Da der Shunt-Regler die gesamte unerwünschte Leistung als Wärme abführen muss, ist die häufigste Konfiguration des Shunt-Reglers der "Bang-Bang" -Regler. Hier ist der Shunt entweder vollständig ausgeschaltet (maximal möglicher Ladestrom möglich) oder vollständig eingeschaltet (Solarpanel ist kurzgeschlossen, was zu KEINEM Ladestrom führt). Dies führt zu einer minimalen Wärmeentwicklung in der Schaltvorrichtung. Viele kostengünstige Solarladeregler arbeiten auf diese Weise.

Die andere Option ist ein Serienregler. Jetzt müssen Sie eine Wahl treffen: Sie können NPN-Bipolartransistoren oder N-Kanal-MOSFETs als Durchgangselement verwenden, ABER Sie müssen die negative Leitung des Solarpanels steuern. Mit anderen Worten, die positive Leitung des Solarpanels wird direkt mit dem Batteriepol (+) verbunden (ggf. über eine Seriendiode). Die negative Leitung des Solarpanels ist mit dem Drain des N-Kanal-MOSFET verbunden, wobei der Source-Anschluss des MOSFET mit der Schaltungsmasse verbunden ist.

Ich erwähne, dass die Seriendiode an der (+) Leitung des Solarpanels optional sein könnte. Dies liegt daran, dass dies möglicherweise nicht erforderlich ist, da Sie den Transistor / MOSFET ausschalten können, wenn der Ladevorgang nicht möglich ist, da nicht genügend Licht auf dem Bedienfeld vorhanden ist.

Wenn Sie mit einem N-Kanal-MOSFET arbeiten möchten, der von einem Mikrocontroller gesteuert wird, ist der IRF3708 mein "Go-to" -Teil für Gleichstromschaltung mit niedriger Spannung und mittlerem Strom. 30 V, 62 A kontinuierlich, 0,012 Ohm Rds an. Fahren Sie das Gate mit einem 47-Ohm-Widerstand an, der so nahe wie möglich am Gate montiert ist.