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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet schaltet nicht komplett durch


Autor: Ben B. (Gast)
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Hallo,

ich hab eine PWM-Steuerung mit einem 5V-Arduino nano Nachbau und einer 
Mosfet-Stufe mit einem IRF540N, um damit einen 12V LED-Strip (max 2A) zu 
dimmen/schalten. Das läuft auch schon seit einiger Zeit problemlos.
Jetzt wollte ich anstatt des Arduinos einen ESP8266 verwenden, der mit 
3,3V läuft. Allerdings schaltet der IRF540n mit 3,3V nicht komplett 
durch und wird sehr warm, das gleiche Bild bei einem 30N06L bzw. 
IRL3803, obwohl Vgs eigentlich niedrig genug sein sollte.
Mit 5V fuktioniert alles einwandfrei. Ich habe das ganze mit der 
angehängte Schaltung getestet.
Jetzt frage ich mich halt, wo das Problem liegt.
Einzige was ich mit vorstellen könnte, ist das ich gefakte Mosfets 
bekommen hab, da ich sie immer bei ebay aus Hongkong für 10 Stück für 
2-3€ gekauft hat. Hat jemand von euch schon solche Erfahrungen gemacht?

LG Ben

http://www.infineon.com/dgdl/irl540n.pdf?fileId=5546d462533600a40153565fbd752565
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl3803.pdf
http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Components/General/FQP30N06L.pdf
Verwendeter LM2569 in Schaltung 
Ebay-Artikel Nr. 221920170517

Autor: g457 (Gast)
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> Allerdings schaltet der IRF540n mit 3,3V nicht komplett
> durch und wird sehr warm, das gleiche Bild bei einem 30N06L bzw.
> IRL3803, obwohl Vgs eigentlich niedrig genug sein sollte.

Wirklich? Laut meinem Datenplatt hat der IRF540 eine Threshold-Spannung 
von bis zu 4V. Wie willst Du den mit 3V3 denn jemals eingeschaltet 
bekommen? Der braucht mindestens 4V5.

Autor: Klaus (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Einzige was ich mit vorstellen könnte, ist das ich gefakte Mosfets
> bekommen hab, da ich sie immer bei ebay aus Hongkong für 10 Stück für
> 2-3€ gekauft hat.

Wenn ich mal Probleme mit einer Schaltung habe, liegt das immer an 
gefakten Bauteilen und nie an meinem gefakten Fachwissen.

MfG Klaus

Autor: Ben B. (Gast)
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g457 schrieb:
>> Allerdings schaltet der IRF540n mit 3,3V nicht komplett
>> durch und wird sehr warm, das gleiche Bild bei einem 30N06L bzw.
>> IRL3803, obwohl Vgs eigentlich niedrig genug sein sollte.
>
> Wirklich? Laut meinem Datenplatt hat der IRF540 eine Threshold-Spannung
> von bis zu 4V. Wie willst Du den mit 3V3 denn jemals eingeschaltet
> bekommen? Der braucht mindestens 4V5.

Stimmt da hatte ich ein falsches/altes Datenblatt, aber warum ist es 
beim IRL3803 bzw. FQP30N06L genauso, die sollten von Vgs her passen, 
wenn ich nicht grad vollkommen falsch gekuckt hab.

Autor: Christian L. (cyan)
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Ben B. schrieb:
> Jetzt frage ich mich halt, wo das Problem liegt.

Das Problem kommt daher, dass du den MOSFET noch nicht verstanden hast. 
Der gewählter MOSFET ist in keinster Weise für deine Aufgabe geeignet. 
Der IRF540 ist nur für Steuerspannungen von 10V spezifiziert. von 4,5V, 
wie man es für den Betrieb an 5V Schaltungen benötigt, steht nichts im 
DB. Von 2,7V, wie man sie für den 3,3V Betrieb benötigt, ist dort auch 
nichts zu finden.

> das gleiche Bild bei einem 30N06L bzw.
> IRL3803, obwohl Vgs eigentlich niedrig genug sein sollte.

Beide sind nur für 5V Betrieb spezifiziert, nicht aber für 3,3V. V_gs,th 
beschreibt nicht die Schwelle ab der der Transistor einschaltet. Dort 
fließen lediglich Ströme im µA Bereich. Genaueres steht im DB.

Du musst dir also MOSFETs mit einer Spezifikation des R_DS,on bei 2,7V 
suchen.

Autor: Christian L. (cyan)
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g457 schrieb:
> Der braucht mindestens 4V5.

Hört doch mal auf den Leuten so ein Mist zu erzählen. Kein Wunder, dass 
hier ständig solche Threads entstehen.

Autor: g457 (Gast)
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> Hört doch mal auf den Leuten so ein Mist zu erzählen.

Dito. Kuckst Du Datenplatt, ab 4V5 ist er sinnvoll spezifiziert und als 
'an genug' zu betrachten. Trotzdem kein sinnvoller logic-level Mosfet, 
aber das war hier ja nicht die Frage.

Nix für ungut.

Autor: Ben B. (Gast)
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OK vielen Dank, dann ich das falsch verstanden, wisst ihr spontan grad 
einen Mosfet, den ich sicher mit 3,3V schalten kann?

Autor: Stefan S. (chiefeinherjar)
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Autor: Christian L. (cyan)
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g457 schrieb:
> Kuckst Du Datenplatt, ab 4V5 ist er sinnvoll spezifiziert und als
> 'an genug' zu betrachten.

Ich sehe gerade, dass im Text der IRF540 genannt wird. Auf diesen DB 
Link habe ich geklickt. Unten wird aber ein IRL540 verlinkt. Der ist 
natürlich entsprechend für 5V charakterisiert aber nicht für 3,3V.

@Ben: Welcher ist den nun der Richtige?

Autor: Beklopp (Gast)
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Stefan S. schrieb:
> Guckst du hier:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-Übersicht

Eine dämliche Tabelle, sorry: Da stehen Werte für UGS und RDSon, aber in 
keinerlei Beziehung zueinander - was hilft das?

Laut Tabelle geht der IRF540 ab 3 Volt und erreicht 77 mOhm - soll ich 
lachen oder heulen? Bei 3V hat der deutlich ganze Ohm, seine mOhm 
erreicht der bei 10 V VGS.

Autor: Noname (Gast)
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Bau dir doch mit ein paar Transistoren einen Mosfettreiber davor. Dann 
kannst du deine Mosfets verwenden und diese werden beim Schalten dann 
auch nicht heiß. Und das Wichtigste: Du lernst was dabei!

Autor: Lanzette (Gast)
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Beklopp schrieb:
> Laut Tabelle geht der IRF540 ab 3 Volt und erreicht 77 mOhm - soll ich
> lachen oder heulen? Bei 3V hat der deutlich ganze Ohm, seine mOhm
> erreicht der bei 10 V VGS.

Es wird schon seinen Grund haben, warum die Grafik Fig. 3 im Datenblatt 
erst bei 4.5 V beginnt.
http://www.infineon.com/dgdl/irf540n.pdf?fileId=5546d462533600a4015355e396cb199f
Denke dir einfach die Verlängerung in Richtung VGS = 3 V. Da bleibt von 
ID wohl nicht mehr viel übrig.

;)

Autor: Inkognito (Gast)
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Ich würde erst mal schauen bei welchem Lieferant/Händler der
TO welche Typen angeboten bekommt. Lieferanten, die für ihn
sowieso nicht in Betracht kommen kann er ja von der Liste
streichen. Aus der Auswahl kann er dann den elektrisch
Sinnvollsten heraus picken.

Ich vermisse da auch ein paar Angaben zum Projekt, nämlich
wieviel Strom der LED-Strip zieht.

Was die Datenblätter angeht, sollte man auch die Diagramme
interpretieren können, nicht nur die Tabellen.

Autor: Nop (Gast)
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Ich kann den IRF3708 empfehlen. Hat laut Datenblatt bei U_gs=2.8V ein 
Rds_on=29mOhm bei I_d=7.5A. Das ist bereits der worst case, typisch sind 
14.5mOhm.

Autor: Nop (Gast)
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Inkognito schrieb:
> Ich vermisse da auch ein paar Angaben zum Projekt, nämlich
> wieviel Strom der LED-Strip zieht.

Steht im Ausgangsposting. 2A an 12V.

Autor: nochwas (Gast)
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Ben B. schrieb:
> wisst ihr spontan grad
> einen Mosfet, den ich sicher mit 3,3V schalten kann?

Beitrag "3,3V Logic Level FET 1A"

Autor: Inkognito (Gast)
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Nop schrieb:
> Steht im Ausgangsposting. 2A an 12V.

Okay, dann kann man Fets im Bereich von 3-6A in den Fokus nehmen.
140A oder auch nur zweistellig sind völlig oversize.

Autor: Manfred (Gast)
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Inkognito schrieb:
>> Steht im Ausgangsposting. 2A an 12V.
>
> Okay, dann kann man Fets im Bereich von 3-6A in den Fokus nehmen.
> 140A oder auch nur zweistellig sind völlig oversize.

Ich habe hier 50A FET verbaut, wobwohl ich nur 4A schalten muß. Der war 
verfügbar, 20 St. für 8,15 € - also egal. Dass der technisch oversized 
ist, tut nicht weh und ich muß kein Serienprodukt auf den Cent 
optimieren.

Autor: Beklopp (Gast)
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Lanzette schrieb:
> Beklopp schrieb:
>> Laut Tabelle geht der IRF540 ab 3 Volt und erreicht 77 mOhm - soll ich
>> lachen oder heulen? Bei 3V hat der deutlich ganze Ohm, seine mOhm
>> erreicht der bei 10 V VGS.
>
> Es wird schon seinen Grund haben, warum die Grafik Fig. 3 im Datenblatt
> erst bei 4.5 V beginnt.

Ich habe kein Problem, das im Datenblatt zu erkennen. Ich habe auch kein 
Problem, das am Labortisch zu messen - meine Kritik richtet sich gegen 
die "MOSFET-Übersicht" im Forum!

Diese Tabelle tut dem unbedarften Bastler keinen wirklichen Gefallen, 
weil dort nicht korrellierende Werte drin stehen. Die Werte sind nicht 
falsch, aber leider mißverständlich.

Autor: Stefan S. (chiefeinherjar)
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Beklopp schrieb:
> Lanzette schrieb:
>> Beklopp schrieb:
>>> Laut Tabelle geht der IRF540 ab 3 Volt und erreicht 77 mOhm - soll ich
>>> lachen oder heulen? Bei 3V hat der deutlich ganze Ohm, seine mOhm
>>> erreicht der bei 10 V VGS.
>>
>> Es wird schon seinen Grund haben, warum die Grafik Fig. 3 im Datenblatt
>> erst bei 4.5 V beginnt.
>
> Diese Tabelle tut dem unbedarften Bastler keinen wirklichen Gefallen,
> weil dort nicht korrellierende Werte drin stehen. Die Werte sind nicht
> falsch, aber leider mißverständlich.

Nun, es ist aber explizit erwähnt, ob es sich um Logic-Level-Mosfets 
handelt oder nicht. Und beim IRF540 steht nur, dass er für Linearbetrieb 
geeignet ist, es wurde in der Tabelle niemals behauptet, dass es ein 
LL-Mosfet sei. Dafür steht es bei anderen EXPLIZIT dran und gleich mit 
einem Link zu Reichelt, Conrad, etc.

: Bearbeitet durch User
Autor: Inkognito (Gast)
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Manfred schrieb:
> Ich habe hier 50A FET verbaut, wobwohl ich nur 4A schalten muß. Der war
> verfügbar, 20 St. für 8,15 € - also egal. Dass der technisch oversized
> ist, tut nicht weh und ich muß kein Serienprodukt auf den Cent
> optimieren.

Dann hast du wohl gerade mal Glück gehabt und den richtigen
erwischt. Ein Entwickler schaut sich die Diagramme an, weil
die Tabellen nur Grenzwerte beinhalten. Abhängig vom Laststrom
kann man dann die Ugs-Threshold-Spannung ermitteln und die sollte
dann auch erreicht werden können.

Autor: Nop (Gast)
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Inkognito schrieb:
> Okay, dann kann man Fets im Bereich von 3-6A in den Fokus nehmen.
> 140A oder auch nur zweistellig sind völlig oversize.

Ich schalte mit dem IRF3708 in der Tat zweistellige Ströme. 30mA. Aber 
den gibt es halt in einem Gehäuse, das ich auf 2.54mm-Lochraster bringen 
kann, und ich hasse es, SMD zu löten. Besonders auf Lochraster. Für 
Einzelstücke/Prototypen ist es egal, ob das unnötig teuer ist. Für 
Stückzahlen käme ja ohnehin noch Manufacturing Engineering als nächste 
Stufe.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Beklopp schrieb:
> Laut Tabelle geht der IRF540 ab 3 Volt und erreicht 77 mOhm - soll ich
> lachen oder heulen?

Du sollst heulen. Über deine eigene Dummheit. Die Spalte, in der die 3V 
stehen, ist überschrieben mit U_gs_th. Das ist die Threshold-Spannung. 
Jeder weiß (oder sollte wissen) daß ein MOSFET seinen geringsten R_ds_on 
gerade nicht bei dieser Spannung erreicht.

Beschwerst du dich eigentlich auch bei Autoherstellern, daß die zwar 
Spritverbrauch und Maximalgeschwindigkeit angeben, daß diese Werte aber 
nicht gleichzeitig erreicht werden?

Beklopp schrieb:
> Diese Tabelle tut dem unbedarften Bastler keinen wirklichen Gefallen,
> weil dort nicht korrellierende Werte drin stehen.

Das ist auch nicht sinnvoll, weil es zu jedem MOSFET viele Paarungen 
korrelierender Werte für U_gs und R_ds_on gibt. Welche davon würdest du 
denn in der Tabelle sehen wollen? Und wie breit sollte die Tabelle denn 
deiner Meinung nach werden?

Andererseits hast du ganz recht: weder dieses Forum noch das Wiki wendet 
sich primär an den "unbedarften" Bastler. Statt dessen tun wir unser 
Bestes, den "Unbedarften" die Grundlagen zu erklären, damit sie aus 
ihrem beklagenswerten Zustand erlöst werden. Das ist auf Dauer deutlich 
zielführender.

Wenn du dir die Arbeit machen willst, eine "MOSFET-Tabelle für 
Unbedarfte" anzulegen - tu dir keinen Zwang an. Das Wiki ist offen für 
alle angemeldeten Benutzer.

Autor: Inkognito (Gast)
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Axel S. schrieb:
> "unbedarften" Bastler.

Verschärfend kommt dann noch dazu, dass man solche Individuen nicht
gleich erkennt. Wer (TO) macht sich schon die Mühe sich mal 
vorzustellen,
damit man als "Fachkundiger" sein eigenes Niveau auf das des TO sinnvoll 
anpassen kann.

Autor: Manfred (Gast)
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Inkognito schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Ich habe hier 50A FET verbaut, wobwohl ich nur 4A schalten muß. Der war
>> verfügbar, 20 St. für 8,15 € - also egal. Dass der technisch oversized
>> ist, tut nicht weh und ich muß kein Serienprodukt auf den Cent
>> optimieren.
>
> Dann hast du wohl gerade mal Glück gehabt und den richtigen
> erwischt. Ein Entwickler schaut sich die Diagramme an,

Ich muß Dich enttäuschen, ich schaue Datenblätter an und liege im 
garantierten Arbeitsbereich.

Dennoch gut, dass Du mich erinnerst, nochmal zu gucken - für mein 
aktuelles Projekt gehen die nicht, mal den Bestand durchsehen, was ich 
noch habe.

Autor: Possetitjel (Gast)
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Axel S. schrieb:

> Das ist auch nicht sinnvoll, weil es zu jedem MOSFET
> viele Paarungen korrelierender Werte für U_gs und
> R_ds_on gibt.

Ach so.

Und deswegen gibt man bei Elektromotoren auch nicht
Nennspannung, Nennstrom, Nennleistung und cos_phi
im Nennarbeitspunkt an, weil es ja viele Paare
korrelierender Werte gibt.

Autor: Beklopp (Gast)
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Axel S. schrieb:
> Andererseits hast du ganz recht: weder dieses Forum noch das Wiki wendet
> sich primär an den "unbedarften" Bastler.

Die Realität in diesem Forum empfinde ich leider anders - hier tauchen 
extrem viele Kiddies auf, die gerade mal ein Kabel von einem 
Gartenschlauch unterscheiden können.

> Statt dessen tun wir unser
> Bestes, den "Unbedarften" die Grundlagen zu erklären, damit sie aus
> ihrem beklagenswerten Zustand erlöst werden. Das ist auf Dauer deutlich
> zielführender.

Akzeptiert, viele Leute hier geben sich redlich Mühe. Leider sehe ich 
eine mindestens gleichgroße Anzahl von Arschlöchern, die bei jeder 
unpassenden Gelegenheit stänkern.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Beklopp schrieb:
> Diese Tabelle tut dem unbedarften Bastler keinen wirklichen Gefallen,
> weil dort nicht korrellierende Werte drin stehen. Die Werte sind nicht
> falsch, aber leider mißverständlich.

Beklopp schrieb:
> Akzeptiert, viele Leute hier geben sich redlich Mühe. Leider sehe ich
> eine mindestens gleichgroße Anzahl von Arschlöchern, die bei jeder
> unpassenden Gelegenheit stänkern.

Jo gelle :)

Gib ein gutes Beispiel, melde dich an und ändere was dich da so stört!

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Possetitjel schrieb:
> Axel S. schrieb:
>
>> Das ist auch nicht sinnvoll, weil es zu jedem MOSFET
>> viele Paarungen korrelierender Werte für U_gs und
>> R_ds_on gibt.
>
> Ach so.
>
> Und deswegen gibt man bei Elektromotoren auch nicht
> Nennspannung, Nennstrom, Nennleistung und cos_phi
> im Nennarbeitspunkt an, weil es ja viele Paare
> korrelierender Werte gibt.

Äpfel und Birnen. Ein MOSFET hat keinen Nenn-Arbeitspunkt.
Und folglich auch keine Nenn-Gate-Source-Spannung.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Beklopp schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Andererseits hast du ganz recht: weder dieses Forum noch das Wiki wendet
>> sich primär an den "unbedarften" Bastler.
>
> Die Realität in diesem Forum empfinde ich leider anders - hier tauchen
> extrem viele Kiddies auf, die gerade mal ein Kabel von einem
> Gartenschlauch unterscheiden können.

Ja. Leider können wir die Bekloppten (sic!) nicht zuverlässig aus dem 
Forum fernhalten. Und zur Klarstellung: damit meine ich nicht die von 
dir angesprochene Gruppe der Unbedarften. Unwissen ist keine Schande. 
Lernunwilligkeit hingegen sehr wohl.

Und richtig schlimm sind Leute wie g457 (Gast) weiter oben, die ihren 
Unsinn im Ton vollster Überzeugung von sich geben. Die helfen den 
Unbedarften nicht nur nicht, die machen auch eventuelle Lernerfolge 
wieder zunichte.

Autor: Kev (Gast)
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Im Datenblatt vom IRF540 (http://www.vishay.com/docs/91021/91021.pdf 
Version 13.06.2016 von Vishay) steht auf Seite 2 doch deutlich, dass 
2,0..4,0V benötigt werden bei UGS = UDS, damit 250µA fließen. Also hat 
der FET in diesem Arbeitspunkt einen Rdson von 4k..8k Ohm. Gerade dort 
ist der Rdson auch sehr Temperaturabhängig, aber Erwärmungseffekte 
kommen erst in kapitel2, nachdem die Datenblattwerte ansich erst mal 
gelesen und interpretiert wurden.

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