Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Logic-Level MOSFET mit niedrigem R_DS_ON für 24V PWM Dimmer


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von Domdom (domdom)


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Hallo zusammen!

Ich möchte mit einem gewöhnlichen Mikrocontroller (STM32) einen PWM 
Dimmer für 24V LED-Arrays und LED-Streifen bauen. Dafür bin ich auf der 
Suche nach N-Kanal MOSFETs, welche bei Ansteuerung mit 3,3V einen 
möglichst niedrigen R_DS_ON aufweisen.

Kennt von euch vielleicht jemand geeignete MOSFETs mit guten 
Leistungsdaten für diese Anwendung?
Besonders hinsichtlich dem R_DS_ON Wert bei 3,3V bieten die gängigen 
Versandhändler leider keine sinnvollen Filter- bzw. Suchoptionen an. Der 
Dort angegebene R_DS_ON bezieht sich fast immer auf eine U_GS von 10V.

Das Gehäuse sollte vorzugsweise D-PAK sein, bedrahtete oder andere große 
SMD Packages wären aber auch in Ordnung.
Die PWM-Frequenz wird ca. 200Hz sein und der Strom pro MOSFET maximal 5A 
bei 24V.

Gibt es MOSFETs, welche bei einer Gate-Spannung von 3,3V einen R_DS_ON 
von 10mOhm oder weniger aufweisen? Oder ist das unrealistisch? Meine 
Suche war bisher leider noch recht erfolglos.

Ich freue mich auf eure Vorschläge - ganz lieben Dank schon mal!

: Verschoben durch Admin
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Warum willst du dann DPAK? 10mR und 5A sind 0,25W Verlustleistung.

von Michael B. (laberkopp)


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Domdom schrieb:
> möglichst niedrigen

Möglich ist Vieles, aber das willst du nicht bezahlen, IRL6283.

Domdom schrieb:
> maximal 5A

Kleinkram.

Domdom schrieb:
> vorzugsweise D-PAK

Ernsthaft ? SOT23 reicht eigentlich für 5A wie IRL6244, aber wenn du so 
grobmotorisch bist IRLR4132

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Und um es mal auf die Spitze zu treiben: PSMNR90-30BL, kommt auf ca. 2mR 
bei 3,3V.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Geht auch bipolar mit 100mR. Gibt bestimmt auch noch bessere.

von Michael B. (laberkopp)


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Abdul K. schrieb:
> Geht auch bipolar mit 100mR. Gibt bestimmt auch noch bessere.

Bloss woher den Basisstrom beziehen ?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Seit wann liefern Prozessoren nur noch Spannung? Notfalls halt noch ein 
PNP/PMOS dazwischen.

von H. H. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> IRLR4132

Nicht für 3V Gatedrive spezifiziert.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Knopfzelle in Reihe😏

von Εrnst B. (ernst)


Angehängte Dateien:

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Domdom schrieb:
> Besonders hinsichtlich dem R_DS_ON Wert bei 3,3V bieten die gängigen
> Versandhändler leider keine sinnvollen Filter- bzw. Suchoptionen an.

aber die Hersteller.

um mal bei den Billigheimern zu bleiben:
https://aosmd.com/products/mosfets/low-voltage-mosfets-12v-30v
Bietet Filter für Rds(on) bei 10V,6V,4.5V,2.5V,1.8V und  1.5V

Für 3.3V-Logik ist der 2.5er-Wert interessant, da bist du sicher drüber.
Dort deinen Wunsch-Wert von 10mOhm eingedreht:

Ups. 28 oder 100 Ampere-Klopper im unhandlichen Gehäuse, sh. Anhang.

Im SOT23 handlicher, aber evtl. zu schwach: AO3400A.
Der kostet dafür aber auch nur 10cent...

Fleißarbeit: Dasselbe Spiel bei anderen Herstellern.

von Jörg B. (joergb2)


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von Michael B. (laberkopp)


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Jörg B. schrieb:
> Das wäre so meine Liste von tauglichen Transistoren.

So ähnlich habe ich das auch gemacht, nur N channel, leider ist kein 
einziger dabei, der im Datenblatt ein garantiertes RDSon für unter 3V 
Gate-Spannung hat.

Daher bin ich zu Herstellern ausgewichen (Infineon) und habe welche 
gefunden, blöderweise aber >=30V vergessen (>=20 eingesetzt) und eine 
Nummer kopiert die gar nicht zum Datenblatt gehörte.

Ja, es ist Arbeit, so was zu finden, Arbeit für den TO.

von Stefan K. (stk)


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Bei Digikey gibt es in der Suche den etwas eigenartig benannten 
Parameter "Betriebsspannung (max. Rds(On), min. Rds(On))". Ich habe da 
mal alle Werte von "0,9V, 4,5V" bis "3V, 8V" ausgewählt, außerdem 
"N-Kanal", "min Vds 30V", "aktiv", "normalerweise vorrätig" und dann 
alles mit Id >= 10A. Es blieben nur noch 30 Typen, die meisten davon in 
beinchenlosen Gehäusen die sich nur schlecht auf Experimentierplatinen 
verbauen lassen. In der nach Rds(On) sortierten Liste findet man als 
ersten mit kleinen Beinchen den Vishay Siliconix SI4442DY-T1-E3 im 
SOIC-8 Gehäuse mit max. 7,5mOhm bei Vgs 2,5V und Id 17A. Leider zur Zeit 
nicht am Lager aber bei Mouser und Digikey ab Ende März / Anfang April 
lieferbar und leider recht teuer.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> So ähnlich habe ich das auch gemacht, nur N channel, leider ist kein
> einziger dabei, der im Datenblatt ein garantiertes RDSon für unter 3V
> Gate-Spannung hat.

Dir kann geholfen werden:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRF3708-DataSheet-v01_01-EN.pdf
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRLML6344-DataSheet-v01_01-EN.pdf

Berücksichtige, dass der RDSon Wert zusammen mit der Temperatur 
ansteigt. Bei 100°C hast du etwa den 1,5 fachen Wert.

von Jörg B. (joergb2)


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Michael B. schrieb:
> leider ist kein
> einziger dabei, der im Datenblatt ein garantiertes RDSon für unter 3V
> Gate-Spannung hat.

Na und? Schau ich halt im Datenblatt in die Diagramme. Der hier 
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/DMN4026SK3.pdf schaltet doch 
bei 3V schon ausreichend durch für 5 A, und wenn ich Angst habe, 
dimensioniere ich über und nehme so einen: 
https://www.mouser.de/datasheet/2/196/Infineon_IPD050N03LG_DataSheet_v02_01_EN-1731643.pdf 
In SO8 finde ich noch sowas 
https://www.mouser.de/datasheet/2/427/si4116dy-1765242.pdf, der wäre 
schon  mit 2 V zufrieden.

von Michael B. (laberkopp)


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Jörg B. schrieb:
> Schau ich halt im Datenblatt in die Diagramme.

Natürlich nicht, ich bin doch nicht doof.

Ich weiss, dass die Diagramme je nach MEINEM Exemplar entweder 1.4 mal 
höhere oder bloss 0.7 mal so hohe Gate-Spannung für eine Kurve 
erfordern. Zudem stehen die Kurven nicht für durchgeschaltet, sonden fur 
hohen Spannungabfall zwischen S und D, oft so hoch dass zusammen mit dem 
Strom die Verlustleistung überschritten wird.

Nur die UGS bei RDSon ist ein vom Hersteller garantierter Wert bei dem 
der MOSFET dauerhaft den Strom leiten kann mit dem er beworben wird.

Aber mit dem IRF3708S ist das Problem des TO ja gelöst.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Michael B. schrieb:
> SOT23 reicht eigentlich für 5A wie IRL6244,

Für 24 Volt unterdimensioniert, nur bsi U(DS) 20V spezifiziert.

Stefan F. schrieb:
> Dir kann geholfen werden:
>
> ... IRF3708-DataSheet-v01_01-EN.pdf
> ... IRLML6344-DataSheet-v01_01-EN.pdf

IRF3708 passt, der IRML6344 wird bei 5A den Hitzetod sterben.

Jörg B. schrieb:
> Na und? Schau ich halt im Datenblatt in die Diagramme. Der hier
> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/DMN4026SK3.pdf schaltet doch
> bei 3V schon ausreichend durch für 5 A,

Nee, Du hast den FET im Schaltbetrieb nicht verstanden. Egal, nach 
drölfundschwanzig Threads auf µC-net muß man das auch noch nicht.

Michael B. schrieb:
> Aber mit dem IRF3708S ist das Problem des TO ja gelöst.

Wenn er denn TO-220 akzeptiert. Einen SOT-23 zu finden, der bei 5 Ampere 
kühl bleibt, dürfte extrem schwierig sein, der müsste schon unter 10mOhm 
kommen.

von Stefan K. (stk)


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Stefan F. schrieb:
> Dir kann geholfen werden:
> https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRF3708-DataSheet-v01_01-EN.pdf

Der wird nicht mehr hergestellt und ist bei den Distributoren nicht mehr 
lieferbar. Conrad/Völker hat noch einen Restbestand von 711 Stück, 
Kessler hat laut Website auch noch welche.
Über eBay oder ae in China bestellt bekommt man mit extrem hoher 
Wahrscheinlichkeit Fälschungen.
Außerdem erreicht der IRF3708 die vom TO gesuchten 10mOhm Rds(On) bei 
3,3V nicht garantiert.

von Michael B. (laberkopp)


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Manfred P. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Aber mit dem IRF3708S ist das Problem des TO ja gelöst.
>
> Wenn er denn TO-220 akzeptiert

Schlag noch mal nach, S ist DPAK, wie gewünscht.

von Stefan K. (stk)


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Und wo kann man den noch kaufen?

von Monk (roehrmond)


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Stefan K. schrieb:
> Und wo kann man den noch kaufen?

Schon vergessen?

Stefan K. schrieb:
> Conrad/Völker hat noch einen Restbestand von 711 Stück,
> Kessler hat laut Website auch noch welche.

Ich habe im Januar eine ganze Tüte voll IRF3708 über Aliexpress 
bestellt. Vermutlich sind es Fälschungen, aber sie erfüllen ihren Zweck. 
Nur der RDSon ist etwas höher. Damit kann ich als Bastler leben.

Dem Domdom empfehle ich unabhängig von dieser Option, seine 
Anforderungen zum RDSon nochmal zu überdenken.

: Bearbeitet durch User
von Stefan K. (stk)


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Steve van de Grens schrieb:
> Stefan K. schrieb:
>> Und wo kann man den noch kaufen?
>
> Schon vergessen?
>
> Stefan K. schrieb:
>> Conrad/Völker hat noch einen Restbestand von 711 Stück,
>> Kessler hat laut Website auch noch welche.

Conrad/Voelkner und Kessler haben den IRF3708PbF im TO220-Gehäuse und 
nicht den IRF3708SPbF im D2Pak.

Steve van de Grens schrieb:
> Ich habe im Januar eine ganze Tüte voll IRF3708 über Aliexpress
> bestellt. Vermutlich sind es Fälschungen, aber sie erfüllen ihren Zweck.

Na dann viel Glück. Es werden Fälschungen sein und ob sie ihren Zweck 
erfüllen wirst du bei jedem einzelnen prüfen dürfen.

Steve van de Grens schrieb:
> Nur der RDSon ist etwas höher.

Alle anderen Parameter werden auch abweichen.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Steve van de Grens schrieb:
> Ich habe im Januar eine ganze Tüte voll IRF3708 über Aliexpress
> bestellt. Vermutlich sind es Fälschungen, aber sie erfüllen ihren Zweck.

Ich habe vor längerer Zeit ein paar Ali-FETs gemessen, an der Einhaltung 
der Spezifikationen kamen mir deutliche Zweifel.

> aber sie erfüllen ihren Zweck.

Um ein paar LEDs als Kontrollampe zu schalten, tun sie das. Für höhere 
Ströme und Ansteuerung mit geringem Pegel kann das eng werden.

Steve van de Grens schrieb:
> Dem Domdom empfehle ich unabhängig von dieser Option, seine
> Anforderungen zum RDSon nochmal zu überdenken.

Seine geforderten 10 mOhm liegen unterhalb dessen, was seine Verkabelung 
haben wird und sind nicht unbedingt erforderlich. Egal, nachdem es keine 
fertige Lösung gibt und ihm niemand die passenden FETs vorbei bringt, 
hat er sich lieber verabschiedet.

von Michael B. (laberkopp)


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Manfred P. schrieb:
> Seine geforderten 10 mOhm liegen unterhalb

Ich habe mal DigiKeys 43000 MOSFETs durchforstet: kein 28-40V N-Typ mit 
3.3V oder weniger angesteuerter MOSFET erreicht die, mindestens 59mOhm.

Alle brauchen für 10mOhm mindestens 4.5V.

Mouser DMN3042L und CSD17313Q2T schaffen nur 48mOhm und 4A.

Erst ZXMN3B04N8 macht 5.7A bei 40mOhm.

: Bearbeitet durch User
von Εrnst B. (ernst)


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Michael B. schrieb:
> Ich habe mal DigiKeys 43000 MOSFETs durchforstet

Aus meinem Screenshot oben:
https://www.digikey.de/en/products/detail/alpha-omega-semiconductor-inc/aonr34332c/11567503

unter 3 mOhm bei 2.5V am Gate.

Hast du nach "Lieferbar" eingeschränkt?

Vom AON7524 hat Digikey noch >190k in Stock.

https://www.digikey.de/en/products/detail/alpha-omega-semiconductor-inc/AON7524/4318353

unter 6 mOhm bei 2.5V.

von Jörg B. (joergb2)


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Manfred P. schrieb:
> Jörg B. schrieb:
>> Na und? Schau ich halt im Datenblatt in die Diagramme. Der hier
>> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/DMN4026SK3.pdf schaltet doch
>> bei 3V schon ausreichend durch für 5 A,
>
> Nee, Du hast den FET im Schaltbetrieb nicht verstanden. Egal, nach
> drölfundschwanzig Threads auf µC-net muß man das auch noch nicht.

Wenn mir Schaltverlustminimierung wichtig sind und ich Frequenz fahren 
will, dann haue ich niederohmig und mit deutlich höherer Spannung auf 
das Gate drauf. Für gelegentliches Einschalten sind die Schaltverluste 
egal. Da bin ich dann eher im Bahnwiderstand etwas großzügiger. Und 
selbst wenn ich zu knapp einschalte: Da wird der MOSFET eben warm, die 
Einschaltschwelle sinkt damit ab und das Verhalten stabiliert sich auch 
von selbst.
Soll ich aber einen bei 3.3V startenden Aufwärtswandler bauen, dann 
sieht das komplett anders aus. Da wäre dann durchaus der IRML6344 eine 
Wahl. Für 5 A muss man dann eben 3 parallelschalten. Sowas geht ganz 
gut, wenn man die Gatewiderstände für jeden Transistor individuell 
macht.
Einzeltransistoren SOT23 für 5 A habe ich auch nicht gefunden.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Jörg B. schrieb:
> Einzeltransistoren SOT23 für 5 A habe ich auch nicht gefunden.

AO3400 wurde schon genannt: 30V, 5.8A, 52mR bei 2.5V

von Wolf17 (wolf17)


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> Gibt es MOSFETs, welche bei einer Gate-Spannung von 3,3V einen R_DS_ON
> von 10mOhm oder weniger aufweisen? Oder ist das unrealistisch? Meine
> Suche war bisher leider noch recht erfolglos.

Wo ist das Problem? Bei Reichelt unter den Mosfets N-LogL ankreuzen:
40V 1,60 IRLR3114ZPBF bei Ug 3,0V: 7A 0,1V, bei Ug 3,5V: 15A 0,1V, bei 
3,3V werden es interpoliert so 10mR sein

40V 3,75 IRLS3034PBF bei Ug 3,0V: 30A 0,1V

60V 5,10 IRLS3036TRL7PP  bei Ug 3,0V: 8A 0,1V  bei Ug 3,3V: 30A 0,1V

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Wolf17 schrieb:
> Wo ist das Problem?

Offenbar beim Lesen der Datenblštter.

Andreas B. schrieb:
> Jörg B. schrieb:
>> Einzeltransistoren SOT23 für 5 A habe ich auch nicht gefunden.
>
> AO3400 wurde schon genannt: 30V, 5.8A, 52mR bei 2.5V

Schafft knapp den Strom nicht, nur 4A statt 5 wegen Verlustleistung beim 
letztlich doch zu hohen RDSon.

Wolf17 schrieb:
> IRLR3114ZPBF bei Ug 3,0V: 7A 0,1V, bei Ug 3,5V: 15A 0,1V, bei 3,3V
> werden es interpoliert so 10mR sein
> 40V 3,75 IRLS3034PBF bei Ug 3,0V: 30A 0,1V
> 60V 5,10 IRLS3036TRL7PP  bei Ug 3,0V: 8A 0,1V  bei Ug 3,3V: 30A 0,1V

Alle nicht ausreichend, brauchen 4.5V um voll durchzuschalten, sind bei 
2.5V teils noch gesperrt.

Du kannst eindeutig Datenblätter nicht lesen, sondern wünscht dir was 
aus schönen Bildern zusammen.

Merke: DEIN Exemplar verhält sich bestimmt nicht so, wie das Exemplar, 
das im Datenblatt vermessen wurde.

von Monk (roehrmond)


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Manfred P. schrieb:
> Um ein paar LEDs als Kontrollampe zu schalten, tun sie das. Für höhere
> Ströme und Ansteuerung mit geringem Pegel kann das eng werden.

Ich habe sie mit 5A getestet, war soweit OK. Mehr brauchte ich in dem 
Fall nicht.

Das blöde ist: Wenn jetzt jemand nochmal gefälschte Transistoren kauft, 
können die ganz andere Daten haben. Nichts genaues weiß man nicht.

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


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> Wolf17 schrieb:
>> IRLR3114ZPBF bei Ug 3,0V: 7A 0,1V, bei Ug 3,5V: 15A 0,1V, bei 3,3V
>> werden es interpoliert so 10mR sein
>> 40V 3,75 IRLS3034PBF bei Ug 3,0V: 30A 0,1V
>> 60V 5,10 IRLS3036TRL7PP  bei Ug 3,0V: 8A 0,1V  bei Ug 3,3V: 30A 0,1V
>
> Alle nicht ausreichend, brauchen 4.5V um voll durchzuschalten, sind bei
> 2.5V teils noch gesperrt.
>
> Du kannst eindeutig Datenblätter nicht lesen, sondern wünscht dir was
> aus schönen Bildern zusammen.

Für eine Serienfertigung wäre schon aus Kostengründen ein anderes 
Konzept angebracht, aber für ein Bastlereinzelstück würde ich den 
IRLS3036  probieren. Der Ug Schwellwert laut Datenblatt ist max 2,5V, 
bei Ug 4,5V werden max 2,2mR angegeben. Das passt alles sehr gut zu 
Figur 1.
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%2FIRLS3036TRL7PP.pdf
IOR ist ein Qualitätshersteller, da sollte ein Datenblatt verlässlich 
sein. Und wenn es doch zu warm wird, muss Domdom halt die STM32 
Versorgungsspannung minimal erhöhen. Zudem werden die Werte im warmen 
besser.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (bitverdreher)


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Michael B. schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Jörg B. schrieb:
>>> Einzeltransistoren SOT23 für 5 A habe ich auch nicht gefunden.
>>
>> AO3400 wurde schon genannt: 30V, 5.8A, 52mR bei 2.5V
>
> Schafft knapp den Strom nicht, nur 4A statt 5 wegen Verlustleistung beim
> letztlich doch zu hohen RDSon.

Das ging an Jörg B. und somit nur grundsaetzlich um die >5A, nicht an 
den TO. Fuer die 5.8A will der auch 10V am Gate sehen.

von Domdom (domdom)


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Allerbesten Dank für die zahlreichen und ausführlichen Antworten! :)
Ich sehe schon, die Thematik ist nicht ganz trivial und ich suche hier 
offenbar ziemlich spezielle Eigenschaften :D

Kurze Hintergrundinfo:
Es geht um ein kleines Hobbyprojekt, bei dem bereits mehrere solche 
PWM-Dimmerstufen existieren. Diese möchte ich aufgrund der eher 
dürftigen Eigenschaften (langsame Schaltflanken, hoher R_DS_ON) 
optimieren. Aktuell produzieren die mir leider zu viel Spannungsabfall 
und zu viel Abwärme.
Ich werde die Schaltung noch mit ein paar der vorgeschlagenen 
MOSFET-Typen testen, falls sich aber keine deutliche Verbesserung 
erreichen lässt (was ich aus aktueller Sicht ehrlichgesagt befürchte), 
werde ich wohl den technisch besseren Weg mit separaten Lowside-Treibern 
und 10V Gate-Ansteuerung gehen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Domdom schrieb:
> dürftigen Eigenschaften (langsame Schaltflanken, hoher R_DS_ON)

Die langsamen Schaltflanken dürften beabsichtigt sein, um die 
ausgesendete Störstrahlung zu verringern. Bzw. überhaupt erst in den 
Rahmen des erlaubten zu bewegen.

Und der hohe R_ds_on dürfte aus dem gleichen Grund sein, aus dem du 
keine bessere MOSFET-Alternative gefunden hast. Niedriger R_ds_on bei 
geringer Gatespannung und hohe Spannungsfestigkeit sind Zielkonflikte. 
Last not least zahlt für den schlechteren Wirkungsgrad (höhere Abwärme) 
ja nicht der Hersteller, sondern der Kunde.

von Bernd K. (bmk)


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Hier noch ein MOSFET, der mit guten Daten aufwartet:

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd17312q5&fileType=pdf

Vds = 30V
Rdson = 1,8 mOhm @Vgs = 3V

Auch bemerkenswert: Qg = 20nC @Vgs=3,3V
Kommt mit minimaler Treiberleistung aus.

Was wahrscheinlich nicht schmeckt: Die Gehäuseform.
Evtl. Adapterplatine machen.

von Andreas B. (bitverdreher)



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Domdom schrieb:
> werde ich wohl den technisch besseren Weg mit separaten Lowside-Treibern
> und 10V Gate-Ansteuerung gehen.
Ein zusaetzlicher Transistor genuegt, wenn invertiertes ansteuern fuer 
Dich ok ist.

Bernd K. schrieb:
> Was wahrscheinlich nicht schmeckt: Die Gehäuseform.

Daran wird man sich gewoehnen muessen. ;-)

: Bearbeitet durch User
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