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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IRLZ44 an 3,3V ?


Autor: Bert (Gast)
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Hallo,

hat jemand Erfahrung mit einem IRLZ44 an 3,3V? Ich würde gerne auf einen 
Treiber verzichten und nur einen Gate Vorwiderstand (10R) einsetzen. Ich 
möchte eine 12V Halogenlampe per PWM ansteuern.

Würde mich über einen Tipp dazu sehr freuen.

Bert

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Bert (Gast)

>hat jemand Erfahrung mit einem IRLZ44 an 3,3V?

NEIN! Das ist Glücksspiel!

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Gate-...

Für 3,3V am Gate gibt es anders Typen, die GARANTIERT bei 3,3V voll 
durchschalten.

Autor: Bert (Gast)
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Hallo Falk,

danke für Deine Antwort.

wie finde ich diese FETs die GARANTIERT an 3,3V schalten? Worauf muss 
ich achten oder kannst Du mir ein paar Typen nennen?

Bert

Autor: HildeK (Gast)
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Bert schrieb:
> wie finde ich diese FETs die GARANTIERT an 3,3V schalten?
Nach dem Begriff Logic-Level suchen - Herstellerseite, Parametersuche
> Worauf muss ich achten
Dass bei Gatespannungen von 3.3V auch schon ausreichend Strom fließt - 
ist im Datenblatt in den üblichen Kurvenscharen zu finden.
> oder kannst Du mir ein paar Typen nennen?
schau mal hier: MOSFET-Übersicht

Autor: Bert (Gast)
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Demnach müsste ein "IRLIZ44N" doch geeignet sein?

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Auch wäre es möglich z.B. einen Darlington zu benutzen, den bekommt man 
locker bei 3,3 V voll durchgeschaltet. Vielleicht einen BU806 (hFE ~200 
bei 4/5 A Ic) oder einen TIP120 (hFE > 1000 bei 4/5 A Ic)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ HildeK (Gast)

>> wie finde ich diese FETs die GARANTIERT an 3,3V schalten?
>Nach dem Begriff Logic-Level suchen - Herstellerseite, Parametersuche

Das allein reicht nicht!

>> Worauf muss ich achten
>Dass bei Gatespannungen von 3.3V auch schon ausreichend Strom fließt -
>ist im Datenblatt in den üblichen Kurvenscharen zu finden.

NEIN! Das sind typische Werte, KEINE garantierten!

Es muss im Datenblatt unter den Messbedingungen für R_DS_ON stehen!

Siehe Anhang. Wenn dort EXPLIZIT 3,3V angegeben sind, dann schaltet der 
MOSFET GARANTIERT bei 3,3V! Sonst nicht!

Autor: Moby AVR (moby-project) Benutzerseite
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Falk B. schrieb:
> Für 3,3V am Gate gibt es anders Typen, die GARANTIERT bei 3,3V voll
> durchschalten.

Na welche denn? Solche MOSFETs gibts nicht.

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Man könnte natürlich auch einen Pegelwandler oder ähnliches nutzen aber 
ich glaub das wollte der TE vermeiden.

Autor: Bert (Gast)
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Michael K. schrieb:
> Man könnte natürlich auch einen Pegelwandler oder ähnliches nutzen aber
> ich glaub das wollte der TE vermeiden.

Richtig. Ich möchte so wenig Bauteile wie nötig verwenden :-)

Autor: Sven B. (scummos)
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Hä, der IRLZ44N hat doch 1-2V Gate Threshold Voltage. Das funktioniert 
schon, wenn du da 3.3V an's Gate hängst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Bert (Gast)

>Demnach müsste ein "IRLIZ44N" doch geeignet sein?

Wo siehst du dort im Datenblatt was von V_GS 3,3V?
Jaja, 4V ist nahe dran und für ne Handvoll Ampere wird's schon reichen. 
Schön ist das aber nicht.

Autor: anmerkender (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Hä, der IRLZ44N hat doch 1-2V Gate Threshold Voltage. Das funktioniert
> schon, wenn du da 3.3V an's Gate hängst.

Die Angabe einer Spannung unterhalb derer der Transistor voll sperrt, 
hat mit der Spannung wo er voll durchgesteuert wird genau wie viel zu 
tun?

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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Bert schrieb:
> wie finde ich diese FETs die GARANTIERT an 3,3V schalten? Worauf muss
> ich achten oder kannst Du mir ein paar Typen nennen?

Daß im Datenblatt eine RDS(on) Angabe mit einer UGS von 2.7 oder 2.5V 
steht.

12V Halogen heisst 10-facher Einschaltstrom, der MOSFET muss also 
ziemlich was abkönnen. Wieviel hast du ja NATÜRLICH nicht geschrieben,

Niedrige Gate-Spannung und hoher geschalteter Strom ist nämlich 
widersprüchlich, und moderne Chips und alte Gehäuse auch, die Auswahl 
ist also eng.

Weder Fairchild noch OnSemi haben was, und die WebSite IRF ist seit dem 
die Trottel von Infineon den Laden aufgekauft haben ja unbrauchbar.

Vielleicht IRF6201

Autor: Sven B. (scummos)
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anmerkender schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Hä, der IRLZ44N hat doch 1-2V Gate Threshold Voltage. Das funktioniert
>> schon, wenn du da 3.3V an's Gate hängst.
>
> Die Angabe einer Spannung unterhalb derer der Transistor voll sperrt,
> hat mit der Spannung wo er voll durchgesteuert wird genau wie viel zu
> tun?

?
"The threshold voltage, commonly abbreviated as Vth or VGS (th), of a 
field-effect transistor (FET) is the minimum gate-to-source voltage 
differential that is needed to create a conducting path between the 
source and drain terminals."

Das ist extra ein Logik-Level-Transistor. Der geht mit 3.3V 
Gate-Spannung ... Klar, wenn du wirklich den vollen Strom willst, ist 
eine höhere Gate-Spannung sinnvoll. Aber für eine Handvoll Ampere sind 
3.3V ok.

: Bearbeitet durch User
Autor: Bert (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Das ist extra ein Logik-Level-Transistor. Der geht mit 3.3V
> Gate-Spannung ...

Ja was denn nu??? Ich bin jetzt ein wenig verwirrt.

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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Bert schrieb:
> Ja was denn nu???

Sven schreibt Mist.

Autor: Bert (Gast)
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Es sind überigens 12V / 50W Halogenlampen -> 4,1A Das mal 10 -> 40A beim 
Einschalten? UPPS !

Autor: anmerkender (Gast)
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Sven B. schrieb:
> ?
> "The threshold voltage, commonly abbreviated as Vth or VGS (th), of a
> field-effect transistor (FET) is the minimum gate-to-source voltage
> differential that is needed to create a conducting path between the
> source and drain terminals."

Um da mal bei diesem geeigneten Beispiel zu bleiben:

Michael B. schrieb:
> Vielleicht IRF6201

100 µA Strom ist für dich brauchbar leitend und ganz logisch dann bei 
3,3 V alles im grünen Bereich?

Bitte entwickle nicht an Geräten, von denen Gefahren ausgehen können...

Autor: anmerkender (Gast)
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Ach ja, bei dem Beispiel ist es grüner Bereich.

Autor: Thomas B. (thombde)
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Bert schrieb:
> 40A beim
> Einschalten? UPPS !

Dann bei kalter Wendel noch mal x 10
(Aber nur kurz)

: Bearbeitet durch User
Autor: Sven B. (scummos)
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Naja, schau doch mal auf Seite 3 links unten im Datenblatt. Bei 3.5V 
V_GS gehen da schon >30A durch ...

Autor: Sven B. (scummos)
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anmerkender schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Vielleicht IRF6201
>
> 100 µA Strom ist für dich brauchbar leitend und ganz logisch dann bei
> 3,3 V alles im grünen Bereich?
>
> Bitte entwickle nicht an Geräten, von denen Gefahren ausgehen können...

Auch hier, ja, Datenblatt [1] Seite 3 links unten.

[1] http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir...

Autor: Bert (Gast)
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Also ich hätte hier noch einige IRLZ44NPBF liegen. Dann habe ich noch 
ein paar TC427CPA da.
Ratet ihr mir dazu diese FET Treiber zu verwenden? Wenn ja wie baue ich 
daraus eine Schaltung mit wenigen Bauteilen? Gibt es irgendwo eine gute 
Quelle wo ich das mal abschauen kann?

Autor: anmerkender (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Naja, schau doch mal auf Seite 3 links unten im Datenblatt. Bei 3.5V
> V_GS gehen da schon >30A durch ...

Du musst "typisch" und "garantiert" unterscheiden. Ist wichtig bei der 
Schaltungsentwicklung.

Autor: Sven B. (scummos)
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shurg ja, schon richtig, formal kann man das aus dem Datenblatt nicht 
ablesen, da ist erst ab 4V ein Wert für RDsOn garantiert. In der Praxis 
wird's trotzdem funktionieren.

Autor: MaWin (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Naja, schau doch mal auf Seite 3 links unten im Datenblatt. Bei
> 3.5V V_GS gehen da schon >30A durch ...

Noch einer, der nicht verstanden hat, was "typisch" heisst (nämlich daß 
die 3.5V Kurve auch bei 2.5V oder 5V UGS liegen könnte) und was 
"garantiert" heisst.

Autor: Sven B. (scummos)
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MaWin schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Naja, schau doch mal auf Seite 3 links unten im Datenblatt. Bei
>> 3.5V V_GS gehen da schon >30A durch ...
>
> Noch einer, der nicht verstanden hat, was "typisch" heisst (nämlich daß
> die 3.5V Kurve auch bei 2.5V oder 5V UGS liegen könnte) und was
> "garantiert" heisst.

Das Bauteil könnte auch kaputt aus der Fabrik kommen, dann ist der 
"garantiert"-Wert auch verletzt. ...

Autor: Bert (Gast)
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räusper

Könnten wir denn den Thread jetzt noch irgendwie konstruktiv 
abschliessen?

Ich habe verstanden, das ich in meinem Hobbykeller den Versuch 
unternehmen kann den IRLZ44 direkt mit 3,3V zu betreiben. Für eine 
Serienentwicklung wäre das aber zu unsicher.

Ich würde jetzt einen TC427 (für 2 FETS) vorschalten und mit der 
Versorgung des TC427 an die 12V der 50W Halogenlampen gehen. 100nF Konni 
an die Versorgung der TC427. Die Eingänge des TC427 würde ich direkt an 
meinen µC mit 3,3V Pegel hängen. Die Ausgänge des TC427 direkt ans Gate 
oder besser über einen 10 Ohm serien Widerstand? Sonst noch was 
vergessen?

Gruß
Bert

Autor: avion23 (Gast)
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Im Datenblatt findest du es unter "typical transfer characteristics". In 
diesem Fall würde ich es riskieren da angeblich 11A möglich sind.

Allgemein kannst du nach "super logic level" FETs suchen. Auf der 
englischen digikey Seite hast du eine parametrische Suche über sehr 
viele Typen.

Autor: Conny G. (conny_g)
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anmerkender schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Hä, der IRLZ44N hat doch 1-2V Gate Threshold Voltage. Das funktioniert
>> schon, wenn du da 3.3V an's Gate hängst.
>
> Die Angabe einer Spannung unterhalb derer der Transistor voll sperrt,
> hat mit der Spannung wo er voll durchgesteuert wird genau wie viel zu
> tun?

Das Problem ist, dass ein MOSFET bei der Threshold Voltage anfängt 
durchzusteuern, er macht ab dann bis zur Gate-Spannung bis zum 
vollständigen Durchsteuern kontinuierlich mehr auf.
Das bedeutet, dass sein Widerstand bei der Threshold Voltage noch hoch 
ist und dieser bis zum Durchgesteuerten Zustand kontinuierlich auf Rdson 
absinkt.
D.h. man bekommt möglicherweise schon eine gute Zahl von Ampere durch, 
aber der MOSFET hat noch einen hohen Widerstand und damit eine hohe 
Verlustleistung, die vielfache wie die Rdson.

Schau Dir hier
https://home.zhaw.ch/~hhrt/EK1/LeistungsFETundIGBT...
die Beschreibung des Schaltvorgangs ab Seite 18 an, dann siehst Du das 
Problem.
Gleich zu Beginn sind ein paar Diagramme. Man sieht den Schaltvorgang 
mit Ugs (unterstes), den Drain-Strom ID, die Drain-Source-Spannung UDS 
und die Verlustleistung.
Und genau dort sieht man, dass nach Beginn des Schaltvorgangs eine Zeit 
da ist, wo die UGS auf eine bestimmten Niveau hängen bleibt (hiess das 
Miller-Niveau?), während UDS absinkt, d.h. der MOSFET Stück für Stück 
durchschaltet.
Und während dieser Zeit hat er sehr hohe Verlustleistung.

Wenn man eine Spannung für Ugs benutzt, die zwar über U_th liegt, aber 
nicht dieses Niveau überwinden kann, dann heizt der MOSFET wie verrückt, 
auch wenn er schon ganz beachtlichen Strom durchleitet.
Aber man hat eine hohe Gefahr ihn kaputt zu machen oder ihn auf 
Temperaturen zu jubeln, wo man ihn nicht haben möchte.

Das heisst: einen Mosfet mit zu niedriger U_gs zu betreiben ist für den 
Dauerbetrieb ÜBERHAUPT NICHT empfehlenswert.

D.h. unbedingt einen MOSFET suchen, wo das Miller-Niveau unter den 3.3V 
ist.
Bei dem IRLZ44 liegt es wohl bei knapp 4 Volt, das klappt nicht.
Diagramm rechts oben, Seite 4.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz44.pdf

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Das Bauteil könnte auch kaputt aus der Fabrik kommen, dann ist der
> "garantiert"-Wert auch verletzt. ...

DANN kannst du das Teil als Garantiefall zurückgeben, genau das sagt 
"garantiert" auch aus,

bei deinem laienhaften Pfusch eines Merkbefreiten jedoch nicht.

Autor: anmerkender (Gast)
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Conny G. schrieb:
> anmerkender schrieb:
>> Sven B. schrieb:
>>> Hä, der IRLZ44N hat doch 1-2V Gate Threshold Voltage. Das funktioniert
>>> schon, wenn du da 3.3V an's Gate hängst.
>>
>> Die Angabe einer Spannung unterhalb derer der Transistor voll sperrt,
>> hat mit der Spannung wo er voll durchgesteuert wird genau wie viel zu
>> tun?
>
> ... ne Menge völlig unpassendes Zeug...

Lies mal hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Sarkasmus

Autor: Norbert S. (norberts)
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Hi,

Regt Euch doch mal ab.
Irgendwie haben alle Recht.
IRLZ44N wird vermutlich gehen aber sowas sollte nichtmal den Basteltisch 
verlassen.
Wenn der warm wird leitet er besser und wird die Glühwendel schon 
irgendwie aufheizen ohne kaputt zu gehen.
Es gibt aber Mosfets mit denen das ohne Probleme geht. Ich kenne das als 
LLL-Typen.
IR hat da tatsächlich nichts (bzw. ich finde nichts) aber was gehen 
würde wäre z.B. PHKD6N02LT.
Das ist ein Dual-Fet im SO-8.
Ein einzelner wäre etwas knapp aber beide parallel geht sicher.
Wenn das direkt vom µC getrieben werden soll sind 10 Ohm lächerlich, die 
machen gar nichts.
Wenn wir mal die max. 40mA eines AVR nehmen, wären 3,3V/0,04A = 82,5 => 
100Ohm angemessen. Also jeweils einen 180Ohm vom µC-Pin an die Gates.
Da der PHKD6N02LT eine sehr geringe Gateladung hat, geht das auch im 
unteren kHz-Bereich.

Edit:
IRF7455 oder IRF7470 wären auch noch Kandidaten.

Gruß,
Norbert

: Bearbeitet durch User
Autor: Dietrich L. (dietrichl)
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Falk B. schrieb:
> Wenn dort EXPLIZIT 3,3V angegeben sind, dann schaltet der
> MOSFET GARANTIERT bei 3,3V! Sonst nicht!

Und das ganze gilt nur bei 25°C! Je nach Temperaturbereich muss man ggf. 
auch hier noch Zuschläge machen.

Gruß Dietrich

Autor: Uwe (Gast)
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Bert schrieb:
> Es sind überigens 12V / 50W Halogenlampen -> 4,1A Das mal 10 -> 40A beim
> Einschalten? UPPS !

Dann schalte den doch mit einem Relais!!

Autor: Uwe (Gast)
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Einen pupsigen BC337 in Emitterfolger davor

Autor: Conny G. (conny_g)
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Also ich würde die Mikroprozessor-Schaltung mit 12V versorgen, der µC 
natürlich hinter einem Spannungsregler auf 3.3V, die 12V für die 
Ansteuerung des MOSFET und die Versorgung der Birne verwenden.
Dann kannst du mit dem µC mit den 3.3V einen Treiber (welcher Art auch 
immer - im einfachsten Fall einen Bipo Transistor) ansteuern, der dann 
den MOSFET mit 12V schaltet.

Ein Bipo müsste für PWM für Halogen eigentlich ausreichen bzgl. 
Schaltgeschwindigkeit. Da geht's ja um zwei Sachen: welche Frequenz muss 
man für's PWM erreichen, bis paar Hundert Hz ist einfach und reicht 
hier. Und welche Schaltgeschwindigkeit kann man für den MOSFET bzgl. 
Schaltverlusten erreichen, zu langsames Schalten = höhere Schaltverluste 
/ größere Erwärmung des MOSFET. Müsste bei 4A und 200 Hz aber ok sein.
Sollte bei den ersten Versuchen der MOSFET schnell heiß werden, dann 
liegt das Problem an der Schaltgeschwindigkeit - 4A an sich sollten den 
IRLZ44 nicht jucken.

Mit dieser Konstellation hast Du das LL-MOSFET Problem gelöst und kein 
Problem mit der Auswahl des Mosfet. Und der Mehraufwand an Bauteilen ist 
minimal: Widerstände, Bipo.
Wo hättest Du denn vorher die 3.3v für den Prozessor hergenommen, 
brauchst ja sowieso einen Spannungsregler?

Ich meine mich zu erinnern, dass ich das PWM-Signal auch bei 200 Hz bei 
Halogen noch mit einem LC-Filter glätten musste, weil die Birne bei 
niedriger Helligkeit zu summen begann.

Autor: Bert (Gast)
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Hallo Conny,

danke für Deinen konstruktiven Beitrag. Damit kann ich was anfangen. 
Vielen Dank! Bitte mehr Beiträge dieser Art.

Gruß
Bert

Autor: M. Köhler (sylaina)
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Die 12V muss man ja sowieso haben da die Halogenlampe ja auch 12V ist.

Also einfach Pegelwandler (1 Widerstand + 1 BiPo) an den Port-Pin des µC 
oder man nimmt direkt einen Darlington-Transistor (wie ich oben schon 
schrieb, vielleicht ein TIP120), der die Halogenlampe ein- und 
ausschaltet.

Autor: Alle J. Wider (Gast)
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Conny G. schrieb:
> Halogen noch mit einem LC-Filter glätten musste,

Bert schrieb:
> Hallo Conny,
>
> danke für Deinen konstruktiven Beitrag. Damit kann ich was anfangen.
> Vielen Dank! Bitte mehr Beiträge dieser Art.

Kaum ist Weihnachten vorbei, melden sich wieder die Narren zu Wort.
Nenn doch mal Werte für L und C für die besagten vielen Ampers ;-)

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