Step-Down-Spannungsregler stört ESP8266 oder MOSFET?

[Barish (barish)]

Moin zusammen,

seit ich den Spannungsregler LD1117 durch einen Step-Down-Regler ersetzt 
habe, schaltet das MOSFET IRF3205, das mit PWM (bei 20kHz) angesteuert 
wird, den Lüfter nicht mehr. Ohne Last kann ich per Multimeter zwar 12V 
messen, sobald der Lüfter angeschlossen ist, bricht die Spannung aber 
fast komplett ein und der Lüfter dreht sich nicht.

Als Netzteil verwende ich zum Testen ein Labornetzgerät auf 12V (bis 1A 
lasse ich zu).

Kann es sein, dass der Spannungsregler in den 12V-Kreis zurückwirkt?! 
Eigentlich undenkbar, oder? Also muss der ESP8266-12F durch den 
Spannungsregler so gestört werden, dass er das MOSFET nicht mehr korrekt 
ansteuert? Ich habe aber testweise auch schon 3,3V direkt aus dem 
Spannungsregler an die Basis angelegt – ohne Erfolg. Sind die 3,3V an 
sich schon so kaputt/zerhackt?

Vielleicht kann mir jemand mit etwas Erfahrung mit Step-Down-Reglern 
weiterhelfen, vielen Dank im Voraus!
Barish

[H. H. (Gast)]

IRF3205 ist nicht für 3,3V Ansteuerung geeignet.

Und der unbedingt nötige G-S Widerstand fehlt.

Und für 20kHz hat der ESP zu wenig Treiberleistung für so einen dicken 
MOSFET.

[Gerald B. (gerald_b)]

IRLML0030TRPBF klein, aber oho :-)
Ist mit SOT23 ein Winzling, kann aber 5,3A und schaltet sicher bei 3,3V 
Pegel.

[Rainer W. (rawi)]

Barish schrieb:
> ... schaltet das MOSFET IRF3205 ...

> Also muss der ESP8266-12F durch den
> Spannungsregler so gestört werden, dass er das MOSFET nicht mehr korrekt
> ansteuert?

Beides Mal "nein".

Dein ESP8266 liefert, wenn es gut läuft, gerade einmal 3.3V an seinem 
Ausgang.
Falls es dumm läuft, kann der IRF3205 selbst bei einer U_GS von 4.0V nur 
einen Strom von I_D=250µA schalten. Wie hoch ist der Anlaufstrom von 
deinem Motor?

Das Feldeffekttransistor IRF3205 muss mit wesentlich höherer Spannung 
angesteuert werden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Barish schrieb:
> seit ich den Spannungsregler LD1117 durch einen Step-Down-Regler ersetzt
> habe
Und sonst hast du nichts geändert? Dann solltest du mal die 
Ausgangsspannung der beiden Regler vergleichen.

[H. H. (Gast)]

Gerald B. schrieb:
> IRLML0030TRPBF klein, aber oho :-)
> Ist mit SOT23 ein Winzling, kann aber 5,3A und schaltet sicher bei 3,3V
> Pegel.

Ist nicht für 3,3V spezifiziert!

Für recht wenig Strom wird er dennoch funktionieren.

[Rainer W. (rawi)]

H. H. schrieb:
> Für recht wenig Strom wird er dennoch funktionieren.

Einfach schlecht kühlen. Dann wird er ggf. warm und kann auch bei 
niedriger Ansteuerspannung deutlich mehr Strom schalten.

;-)

[Barish (barish)]

Ich hatte noch einen Elko hinzugefügt... Gerade nochmal die 
Ausgangsspannungen verglichen: Laut Multimeter beide 3,3V.

Und ich habe testweise 4V an die Basis angelegt und siehe da, das MOSFET 
schaltet.

Ich missverstehe also das Datenblatt, wo von 2..4V (wie @rawi gepostet 
hat) die Rede ist. Worauf beziehen sich dann diese Werte, wenn nicht auf 
die nötige Spannung zum Durchschalten?

Gibt es ein MOSFET, was ähnlich hohe Ströme bereits mit 3,3V sicher 
schalten kann (bitte nicht SMD), oder brauche ich eine Vorstufe?

Vielen Dank allen Postern bis hierher!

[H. H. (Gast)]

Ein MOSFET ist ein analoges Bauteil, der schaltet nicht plötzlich voll 
ein.

Barish schrieb:
> Gibt es ein MOSFET, was ähnlich hohe Ströme bereits mit 3,3V sicher
> schalten kann (bitte nicht SMD)

Wird nicht mehr hergestellt.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Barish schrieb:
> Ich missverstehe also das Datenblatt, wo von 2..4V (wie @rawi gepostet
> hat) die Rede ist. Worauf beziehen sich dann diese Werte, wenn nicht auf
> die nötige Spannung zum Durchschalten?

Siehe http://stefanfrings.de/transistoren/

[Rainer W. (rawi)]

Barish schrieb:
> Und ich habe testweise 4V an die Basis angelegt und siehe da, das MOSFET
> schaltet.

"Das" Feldeffekttransistor hat keine Basis und funktioniert ganz anders 
als ein BJT.

Sicheres Schalten kann man da bei 4V-Ansteuerung allerdings noch nicht 
nennen.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Barish schrieb:
> weiterhelfen

Du könntest noch mit einer kleinen LiZelle CR2032 ein Bootstrapping für 
den Mosfet ergänzen. Dann schaltet der Mosfet auch durch und hast auch 
noch eine geplante Obsolenz eingebaut (wird schon keiner auf die Idee 
kommen, dass das jemand so schwachsinnig gelöst haben könnte).

Als Hilfe könntest Du den Bauteilspezialisten fragen, ob für Dich ein 
Nicht-SMD Mosfet Typ irgendwo aus Lagerbeständen noch Chancen wären oder 
ein handliches SMD-Gehäuse hätte. Aber im Netz suchen mußt Du erstmal 
selber und hier nennen. Als Feedback gäbe es, ob darunter passendes 
dabei wäre oder einen besseren Vorschlag.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Barish schrieb:
> Gibt es ein MOSFET, was ähnlich hohe Ströme bereits mit 3,3V sicher
> schalten kann

IRL3705N

H. H. schrieb:
> Wird nicht mehr hergestellt.

Ja leider. Noch kann man sie ab und zu mal kaufen. Es sind Fälschungen 
im Umlauf, teilweise gute.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Barish schrieb:
> Ich missverstehe also das Datenblatt, wo von 2..4V (wie @rawi gepostet
> hat) die Rede ist. Worauf beziehen sich dann diese Werte, wenn nicht auf
> die nötige Spannung zum Durchschalten?

Für das tägliche Leben merkst du dir besser sowas:
die Ugsth ist die Spannung, unter der ein Mosfet **sperrt**.

[Rainer W. (rawi)]

Barish schrieb:
> Worauf beziehen sich dann diese Werte, wenn nicht auf
> die nötige Spannung zum Durchschalten?

Dieser Wert bezieht sich, so wie im letzten Feld geschrieben, auf einen 
Strom von 250µA. Damit läuft dein Motor nicht.
Außerdem gilt der Wert für U_DS=U_GS, d.h. von deinen 12V bekäme der 
Motor nur einen Teil.

Ein MOSFET ist ein Analogbauteil und da muss man schon etwas 
Überzeugungsarbeit (=U_GS) leisten, damit der den auf der Werbeseite vom 
Datenblatt angegebenen Strom schaltet.

[Barish (barish)]

Vielen Dank für die ganzen guten Hinweise!

Würde etwas dagegen sprechen, das ganze zweistufig aufzubauen? Also 
einen "kleinen" MOSFET, der den IRF3205 mithilfe der 12V (die ich ja eh 
zur Verfügung hab) schaltet? Würde das bei den 20kHz PWM Probleme 
machen? Sowas gäbe es sicher als Nicht-SMD-Bauteil? Ich würde dann 
natürlich auch die oben empfohlenen Gate-Source- Widerstände 
nachrüsten...

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Drehen wir den Spieß mal um: was für ein Lüfter ist dss denn? Wieviel 
Strom braucht der?

[Barish (barish)]

Das kann ich so genau nicht sagen, weil es variabel sein soll. Da sollen 
eben auch mal 50W dranhängen können... Die Leistung lässt sich dann per 
Software anpassen.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Barish schrieb:
> Würde das bei den 20kHz PWM Probleme machen?

Wahrscheinlich ja, weil rin einzelner Transistor den MOSFET nur entewder 
schnell ein- oder aus-schalten kann, aber nicht beides.

Ein MOSFET Treiber ist hier nötig.

Aber: Bist du sicher, dass dein "flexibler" Lüfter mit PWM versorgt 
werden kann? Das ist nämlich nur bei wenigen der Fall. So viel zur 
Flexibilität.

[H. H. (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> was für ein Lüfter ist dss denn? Wieviel
> Strom braucht der?

Und lässt er sich überhaupt via PWM steuern?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Barish schrieb:
> Das kann ich so genau nicht sagen, weil es variabel sein soll. Da sollen
> eben auch mal 50W dranhängen können...
Also knapp 4A. Und du willst du da mit 20kHz auf der Leistungsseite 
rumtakten? So ganz ohne Freilaufdiode?

[Barish (barish)]

Die Lüfter, die mir bisher unter die Finger gekommen sind, waren 
kommutierte Gleichstrommotoren, die ja gar nicht wirklich mitbekommen, 
dass der Strom pulst. Jedenfalls gehen die alle gut mit PWM (wie z.B. 
auch alle mit bekannten Akkuschrauber – deutlich zu hören bei Teillast). 
Es gibt natürlich auch brushless, also sicher: es heißt Augen auf bei 
der Lüfterwahl.

[H. H. (Gast)]

Steve van de Grens schrieb:
> Barish schrieb:
>> Gibt es ein MOSFET, was ähnlich hohe Ströme bereits mit 3,3V sicher
>> schalten kann
>
> IRL3705N

Es war eher der IRF3708.

[Barish (barish)]

Ok, Freilaufdiode würde sicher Sinn machen. Aber wenn es sich eh nicht 
2-stufig aufbauen lässt, dann stehe ich jetzt etwas dumm da. Oder ich 
löte SMD? Aber wie geht das dann mit der Kühlung, da kenne ich mich 
nicht aus...

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Barish schrieb:
> Es gibt natürlich auch brushless, also sicher: es heißt Augen auf bei
> der Lüfterwahl.

Zusaetzliche Induktivitaet und Freilaufdiode waere da dann angesagt.

Barish schrieb:
> wie z.B. auch alle mit bekannten Akkuschrauber

Die werden mit Freilaufdiode merklich weniger warm.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Barish schrieb:
> Oder ich löte SMD?

Zum Beispiel.

Du kannst aber auch das Gate mit einem Übertrager 1:2 ansteuern. Aber da 
ist schneller was mit zwei fliegenden Transistoren dazugeloetet und 
Leiterbahn durchtrennt.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Barish schrieb:
> Die Lüfter, die mir bisher unter die Finger gekommen sind, waren
> kommutierte Gleichstrommotoren
Bei mir ist es grade andersrum: fast ausschließlich Brushless. Hast du 
mal ein Beispiel für so einen Lüfter, wie du sie kennst?

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Steve van de Grens schrieb:
> Es sind Fälschungen im Umlauf,

Die Faelscher koennten solide Produkte bauen, wenn diese ein paar gute 
SMD-Typen auf TO220 usw. montagekompatible Gehaeuse bauen wuerden.

[Hadmut F. (hadmut)]

Falls das ein normaler 12cm PC lüfter ist kauf einen 4-pin. Bei denen 
kannst du mit 25khz 3.3V pwm die leistung steuern. Erspart den mosfet. 
Und eine leitung zum abgreifen der drehzahl haben die auch.

[Axel R. (axlr)]

Kanst ja die 3.3V etwas anheben. Vielleicht geht das. Dein Symbol deutet 
auf einen Isolierten Wandler hin.
Der Linear-Regler lieferte sicher 3.4V oderso. Da ging das mit dem 
MOSFET gerade noch so. Ansonsten eben einen kleinen MOSFET Treiber 
davorschalten.
https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21419D.pdf TC4420
ob man nun einen Transistor, einen NE555 oder einen TC4420 bestellt, 
spielt ja nun keine Rolle

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Transistoren mit beta ueber 400 nehmen und einen Komplementaerdarlington 
aufbauen, waere noch eine Variante.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

H. H. schrieb:
> Es war eher der IRF3708.

Ja Richtig.

[Manfred P. (pruckelfred)]

H. H. schrieb:
> Steve van de Grens schrieb:
>> IRL3705N
> Es war eher der IRF3708.

Kann man Kessler trauen, 1,99 €uro?
https://www.kessler-electronic.de/de/Bauelemente/Halbleiter-diskret/IRF3708

Die, die ich 2018 über Aliexpress bezogen habe, sind bei RDS(on) so 
grenzwertig, dass es Fälschungen sein dürften.

Dieter D. schrieb:
> Die Faelscher koennten solide Produkte bauen, wenn diese ein paar gute
> SMD-Typen auf TO220 usw. montagekompatible Gehaeuse bauen wuerden.

Kann ich selbst, nennt sich Adapterplatine.

[Gerald B. (gerald_b)]

Den IRF3708 gibt's bei LCSC als Chinanachbau. Also nicht umgelabelt, 
sondern nachgebaut. Hab mir so bereits IRLIZ34 besorgt, weil die 
Originale von IR/Infineon ebenfalls abgekündigt sind

[H. H. (Gast)]

Manfred P. schrieb:
> Kann man Kessler trauen, 1,99 €uro?
> https://www.kessler-electronic.de/de/Bauelemente/Halbleiter-diskret/IRF3708

Das werden auch Fälschungen sein.

[H. H. (Gast)]

Gerald B. schrieb:
> Den IRF3708 gibt's bei LCSC als Chinanachbau.

Schau ins Datenblatt, der ist nicht für 3V Gatedrive.

> IRLIZ34

Und auch da hat der Nachbau wenig mit dem Original zu tun.

[Manfred P. (pruckelfred)]

H. H. schrieb:
> Gerald B. schrieb:
>> Den IRF3708 gibt's bei LCSC als Chinanachbau.
> Schau ins Datenblatt, der ist nicht für 3V Gatedrive.

Na toll, 10mOhm @ 4,5V während IRF Schaltbetrieb ab 2,8V garantiert. 
Gibt es keine Angebote mehr, wo man nicht beschissen wird?

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Manfred P. schrieb:
> Kann man Kessler trauen, 1,99 €uro?

Das ist sauteuer. Für ein speziell als Ersatzteil gelagertes Bauteil ist 
der Preis nicht ungewöhnlich.

Die China-Fakes die ich bekam eignen sich für 3,3 V und mindestens 5 A. 
Mehr habe ich nicht ausprobiert. Und ja, auch bei mir war der Rdson und 
damit die Verluste deutlich höher, als beim Original. Aber so ein 
Transistor ist mir dennoch lieber, als gar keinen für 3,3 V zu haben.

Für kommerzielle Neuentwicklungen taugt so ein Bauteil natürlich nicht. 
Für Einzelstücke in Handarbeit ist mir so ein Nachbau aber viel lieber, 
als ein zusätzlicher Pegelwandler. Ich gebe die Hoffnung nicht auf, dass 
es bald wieder regulär Originale für diesen Anwendungsfall gibt.

[Fred F. (fred08151)]

Probiers doch mal mit einem IRLI3705NPBF.
Der hat Vgs(th) von 1.0 bis 2.0 Volt und einen niedrigen Rdson.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

H. H. schrieb:
>> Den IRF3708 gibt's bei LCSC als Chinanachbau.
> Schau ins Datenblatt, der ist nicht für 3V Gatedrive.

Offenbar hast du ein anderes Datenblatt.

[Fred F. (fred08151)]

Aus dem Datenblatt des IRLI3705NPBF.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Fred F. schrieb:
> Probiers doch mal mit einem IRLI3705NPBF.

Oder IRL3705 (mit einem I weniger ohne isoliertem Gehäuse).

Bei beiden ist der Rdson aber erst ab 4V spezifiziert. Mit 3 Volt und 
etwas Pech taugt er nur für 3 Ampere. Zur Not wäre es einen Versuch 
Wert, falls es nur um ein handgedengeltes Einzelstück geht.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Fred F. schrieb:
> Probiers doch mal mit einem IRLI3705NPBF.

Probiers damit. Umbauen kannst Du spaeter immer noch.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Kannst auch einen P-Kanal benutzen und den mit einem simplen NPN 
Transistor ansteuern. Dann gibts das Problem mit zu wenig Ugs nicht mehr 
und zusätzlich bleibt der Lüfter auf GND bezogen, was manchmal 
vorteilhaft ist. Für 20kHz und 3,3V könnte man den Basisvorwiderstand 
etwas niedriger wählen (270-470 Ohm).

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Matthias S. schrieb:
> Für 20kHz und 3,3V könnte man den Basisvorwiderstand
> etwas niedriger wählen (270-470 Ohm).

Würde ich dringend empfehlen. Oder besser wie gesagt einen MOSFET 
Treiber verwenden.

[H. H. (Gast)]

Steve van de Grens schrieb:
> H. H. schrieb:
>>> Den IRF3708 gibt's bei LCSC als Chinanachbau.
>> Schau ins Datenblatt, der ist nicht für 3V Gatedrive.
>
> Offenbar hast du ein anderes Datenblatt.

Das vom Nachbau, von VBsemi!

[H. H. (Gast)]

Fred F. schrieb:
> Aus dem Datenblatt des IRLI3705NPBF.

Nicht schon wieder! Die Diagramme stellen keine garantierten Werte dar.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

H. H. schrieb:
> Das vom Nachbau, von VBsemi!

Ein Link wäre gut gewesen.

Ich bin mal so freundlich: 
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2310081734_VBsemi-Elec-IRF3708PBF-VB_C18212457.pdf

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Ich finde das Datenblatt von VBsemi seltsam. Da ist nur der typische 
RDSon angegeben, aber kein maximaler. So kann man nicht berechnen, wie 
viel Strom maximal zulässig ist und wie viel Kühlung dazu nötig ist. So 
ein unberechenbares Bauteil ist kommerziell unbrauchbar, denke ich.

Dazu kommt, dass der Transistor im Gegensatz zum Original nicht für 2,8V 
spezifiziert ist (danke für den Hinweis von Hinz). Aber gerade das ist 
doch die Eigenschaft, wegen der man dieses Modell auswählt. Für alle 
anderen Anwendungen gibt es reichlich ungefälschte Alternativen.

[Barish (barish)]

Axel R. schrieb:
> Ansonsten eben einen kleinen MOSFET Treiber
> davorschalten.
> https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21419D.pdf TC4420

Nochmals danke für die vielen hilfreichen Beiträge!
Der Treiber scheint mir die sicherste Lösung zu sein.

Es geht nicht um PC-Lüfter, beziehungsweise schon, aber um 
zweckentfremdete, für einen Heizlüfter.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Warum ist die PWM Frequenz so extrem hoch?

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Steve van de Grens schrieb:
> Warum ist die PWM Frequenz so extrem hoch?

Damit er es nicht pfeifen hoert.
Hoffe er hat keine Haustiere.