IRLU024N mit V_gs 3.3V / I_ds 1A

[Conny G. (conny_g)]

Hi,

stehe gerade auf der Leitung und bin mir nicht sicher...

Muss mit einer bestehenden Schaltung was testen und 3.3V 
Betriebsspannung statt 5V verwenden. Es sind IRLU024N verbaut, die 12V 
Magnetventile schalten.

Wenn ich das angehängte U_ds / I_ds-Diagramm richtig verstehe, dann habe 
ich bei:
-  einer Last von max. 1A
- V_gs von 3.3V

in etwa eine V_ds von 0.15V.
Also einen R_dson von 0.15 Ohm und eine P_diss von I x I x R = 1 x 1 x 
0.15 = 0.15W.

Also: ist nicht toll für den IRLU024N ihn mit 3.3V zu schalten, aber für 
diesen Test würde es gehen, weil ich meine <1A rausbekomme und keine 
relevante Verlustleistung habe?

Was mich irritiert, dass im Datenblatt des IRLU024N das Miller-Plateau 
bei/über 3.3V liegt - muss mich das in dieser Anwendung stören?

Danke & Grüße,
Conny

[Falk B. (falk)]

@ Conny G. (conny_g)

>-  einer Last von max. 1A
>- V_gs von 3.3V

>in etwa eine V_ds von 0.15V.
>Also einen R_dson von 0.15 Ohm und eine P_diss von I x I x R = 1 x 1 x
>0.15 = 0.15W.

Das sind typische Werte. Wenn du Pech hast, liegt dein MOSFET weiter 
rechts auf der Kennlinie.

>Also: ist nicht toll für den IRLU024N ihn mit 3.3V zu schalten, aber für
>diesen Test würde es gehen, weil ich meine <1A rausbekomme und keine
>relevante Verlustleistung habe?

Kann funktionieren, muss nicht.

>Was mich irritiert, dass im Datenblatt des IRLU024N das Miller-Plateau
>bei/über 3.3V liegt - muss mich das in dieser Anwendung stören?

Eben darum.

http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte

Siehe "Gate-Source Threshold Voltage "

[Conny G. (conny_g)]

@Falk

> Eben darum.
http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte
> Siehe "Gate-Source Threshold Voltage "

Ja... mmmh... wenn ich dann mal wieder rauskrame, was ich kürzlich über 
MOSFETs gelesen habe, Schaltvorgang in 4 Phasen:
1. Erreichen der Threshold-Spannung lässt den Ids zu fliessen beginnen
2. bei Erreichen des Miller-Plateaus ist der MOSFET ganz 
durchgeschaltet, aber V_ds ist noch beim Maximalwert, d.h. R_ds maximal
3. V_ds / R_ds sinken, bis zum Minimum von V_ds hohe Verlustleistung 
durch hohen R_ds
4. Gate voll geladen, Gatestrom sinkt auf Null

Als Threshold-Spannung ist bei dem IRLU024N "max 2V" angegeben.
Wenn nun das Miller-Niveau irgendwo bei 3.5V liegt, dann müsste ich also 
schon einen durchgeschalteten Zustand erreichen, der mir bis zu 1A 
hergibt, aber mit "höchstmöglichem" R_ds, also (relativ) großer 
Verlustleistung, weil V_ds bei der anfänglichen stehen bleibt.
Wenn zu Beginn des Miller-Niveaus, dann wäre das sogar ein R_ds von 12V 
/ 1A = 12 Ohm. Und damit 1A x 1A x 12Ohm = 12W Verlustleistung.
Oops. Das ist allerdings schon eine Menge.
Bei 110 K/W ohne KK erwärmt sich der MOSFET dann bis zum Exitus.
Das würde also nicht funktionieren, wenn ich wirklich 1A brauche.

Gerade nochmal ins DB des Ventils geschaut, 500mA muss ich auf jeden 
Fall vorsehen - wäre bei obigem Szenario auch noch zuviel.

[stefanus (Gast)]

Diese Miller-Plateau Geschichte hab ich jetzt nicht geschnallt. Aber ich 
habe diesen Transistor schon einige male zum Schalten von etwas mehr als 
1A ohne extra Kühlkörper verwendet.

Das war allerdings keine PWM Anwendung, nur an/aus schalten.

[Conny G. (conny_g)]

@stefanus:

z.B. hier, Seite 6ff, ist der Ein-/Ausschaltvorgang beschrieben.

http://www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf

Der Knackpunkt ist, dass die Gate-Spannung für eine Weile auf einer 
bestimmten Schwelle hängenbleibt und in dieser Zeit wird sozusagen die 
Drain-Source-Spannung "abgebaut".
Und die Drain-Source-Spannung bestimmt den Widerstand des MOSFET und 
seine Verlustleistung.

Wenn ich also in meinem Fall mit der Gate-Steuerspannung nicht über das 
Miller-Niveau hinauskomme, dann bleibt ich beim höchstmöglichen 
Widerstand des MOSFET hängen und habe eine immens hohe Verlustleistung 
bei "windigen" 1A.
Das ist also für mich hier der Dreh- und Angelpunkt, liegt das 
Miller-Niveau des IRLU024N unter oder über 3.3V.
Bei "unter 3.3V" geht's für mich, sonst nicht, weil er sich in kürzester 
Zeit totheizt.