Bana Mosfet Kullanmayı öğretirmisiniz ?

[mert3162]

konu güzel favorilerime aldım ayrıca arkadaşlar anlattıklarınızı şemalarla destekleseniz çok müteşekkir oluruz.fetlerin hızlı çalışmasında şöyle bir durummu var ben doğrumu anlamışım.standart bir transistör base üzerinden geçen akım sayesinde ki bi t0 zamanından transistör iletime geçene kadar süren süre t1 diyelim yavaş kalacağı için fet kullanıyoruz böylelikle hızlı digital anahtarlama ile base üzerinden gecen akım yerine hızlı clock palsler sayesinde daha hızlı çalıştırabiliyoruz.

Yani gerilim tetiklemesi akıma göre daha hızlı olduğu için mi kullanıyoruz ?

[skara1214]

hocam mosfeti gate ine uyguladığınız voltajla kontrol edersiniz. mosfet genel olarak(%90 uygulamada) on off şeklinde yani doyumda yada kapalı çalışır. transsitör gibi lineer bölgede çalıştırılmaz. Standart mosfetler gatelerine 12 v verince o bahsi geçen rds on direncine kavuşur. siz bu mosfeti 3.3 yada 5 voltla sürmeye kalkarsanız transistör gibi lineer bölgede işlem yaptırırsınız. o zamanda mosfet ısınır. logic level mosfetlerde yani "l" olanlar bir işlemciden  çıkan 5 volt (genel)yada 3.3 volt ile doyuma gider rds on direnci minimuma yaklaşır bu sayede herhangi bir mosfet sürücü kullanmadan direk işlemci çıkışından mosfeti kontrol edebilirsiniz. o bahsi geçen +-16 volt maksimum değerler yani "l" serisine 12 volt verince yanmıyor sadece doyuma 5 volt lada giriyor durum bu

[mehmet]

Gate in iletime geçtiği kısım önemli. İd ve
Vgs grafiklerini inceleyiniz.
IRFZ44 ~7.5V civarında iletim durumuna
gecerken IRLZ44 ~2.5V civarında geçiyor.
Bu nedenle; ya transistör ile takviye yapılacak
ya da gate eşiği düşük mosfet kullanılacak.
Akıma ihtiyacimiz olduğunda mecburen
gate gerilimini sınırlar dahilinde yükseltmemiz
gerekecektir. Çok durumda bu 3.3V. veya 5V.
ile yetmeyektir. Mos sürücü veya transistör
ile sürmek gerekecektir. 
Gate gerilimi Rds(on) direncine direkt etki
edeceği için mos üzerinde harcanacak
gücü de etkileyecektir.     

[skara1214]

mosfetin hızlı anahtarlamasıda input capacitance ile alakalı bir mevzudur. input capacitanci yüksek  mosfetler yavaş anahtarlanırlar. Hızlı anahtarlama için capacitanci çabuk doldurup boşaltmak gerekiyor. bunun içinde akım basmak gerekiyor. mosfet driverlar bu giriş kapasitansını hızlı anahtarlamak için akım basarlar. bu yüzden 1A vs gibi değerler olur. yani 1 kazançlı bir yükselteç için mosfet kullanmak mantıksızdır transistör kullanmak mantıklıdır

[Melih1802]

Neden Mos Fet kullanmalıyım:

Kabaca, iyi yanları.

- Aynı kılıftaki bir transistöre göre daha yüksek güç verebilir,
RDS on yani Drain Source arasındaki Saturasyon anındaki için direnci mΩ sevilerinde olduğunda yüksek akımlarda çok uygulamada soğutucu olmadan kullanılır,

- Transistörün aksine Akımla değil Voltajla sürüldüğünden ve Gate akımı çok çok az olduğundan çok yüksek akımlı olanları bile direkt mikroişlemciden sürülebilir,

- Transistorde olduğu gibi 50Amper akıtmak için arkasına 3 transistör istemez,

- Aynı akımdaki bir transistöre göre çok daha az ısınır.



Zayıf yanları.

- Yüksek frekans sınırı vardır, sanırım 40kHz sınırındalar,

- Lineer bölgede kötü performans sergilerler,

- Hızlı çalışmalarda Gate kapasitesi sebebi ile zorla kesime götürülmesi zorunludur, dolasiyle MosFet Driver kullanılmalıdır.

- Uygulamada asla Gate boş yada bağlantısız bırakılmamalıdır tetiklenip kontrolsüz çalışır.

[seyityildirim]

Konu biraz "Niçin Mosfet kullanırız"'a kaçmış. Mosfet'i kullanmaya başlayacak isek öncelikle terminalleri arasındaki ilişkiyi kavramamız gerekiyor.

Bu elemanın 3 bacağı var. Gate, Drain,Source


Bu elemanlar on-off kontrolü olarak kullanılabileceği gibi yükselteç olarak da kullanılabilirler.

aşağıdaki şekle bakalım



Şekilde görüldüğü gibi 3 çalışma bölgemiz var. Bunlar Cut-off, Ohmic, Saturation

Eğer Vgs yani Gate gerilimi - Source gerilimi 0V civarındaysa Drain den Source a hiç akım akmaz. Mosfet kesimdedir.

Diğer bölgeleri diğer ileti de anlatayım. Ben bunları yazarken nele konuşuldu bilemedim. Konu akışı uygun olursa bu şekilde anlatabilirim

[OG]

Muhittin Hocam,
Çok teoriye girmeden, kısa ve öz olarak,

Source pini referans noktamız.

Gate e uygulanan gerilim yani Vgs gerilimi, Drain - Source arasındaki ana akım kanalının üstünde bir vana gibi işlem yapar.
Bu vana Vgs ye göre az veya çok açılır. Bunun açıklık oranına D-S arasındaki empedans denir, yani Rds .
Vana ne kadar açık ise Rds direnci o kadar az, tersinde de tersi.

Mosfeti genelde lojik olarak kullandığımız için (1-0) bu vanayı ya tam açmaya çalışırız ya tam kapamaya.
Kapatmak kolay, Vgs = 0V yaptınızmı çok uygulama için yeterlidir.
(Bu konuştuğumuz enhancement mosfet tipleri için, anahtarlama için genelde bunlar kullanıldığından enhancement terimini kullanmak bile unutulmuştur diyebiliriz, çünkü geneli enhancement yapıda, bu terim ile kafanı karıştırmana gerek yok şimdilik).)

Vanayı açmak istiyoruz, Vgs yi arttırıyoruz. Belli alt değerlere kadar (2,5V-3V gibi diyelim) vanadaki haraket çok az oluyor.
3 - 3,5V gibi diyelim (tipik değerdir, değişir) bu değerlerden sonrada vana hızla açılır.
Vgs = 5V da çok uygulama için vana yeterince açılmış ve Rds çok uygulama için yeterince düşmüştür mesela 100 miliOHM gibi.

Vgs arttırılmaya devam edilirse Rds düşmeye devam edecektir ancak artık düşmedeki değişim oranı çok daha az görünecektir.
Genelde Vgs için 15V sınır değer belirtirler. İyi bir Rds(on) değeri 12V Vgs ile yakalanabilir.

Mosfeti pwm gibi uygulamalarda kullanıyorsak Vgs'nin LOW - HIGH - LOW gecişleri olabildiğince hızlı olması istenir. Sebebi 0 ila HIGH değeri arasında yükselme ve düşme anında bir çok değer Rds direncinin birkaç ohm, kilo ohm gibi olduğunu düşünürseniz, bu direnc değerleri gecen akım ile çarpılınca ısı olarak açığa çıkacaktır, bu gibi bölgelere linear çalışma noktaları diyoruz. O sebeple bu noktaları olabildiğince hızlı gecmemiz gerekiyor ki ısı kaybı az olsun.

PWM deki, 0 dan HIGH 'e veya HIGH'den 0'a gecişlerde bu ara bölgenin hızlı gecilmesine zorluk gösteren bazı yapısal parametreler var.
Gate Source arası bir kapasite etkisi yapar, kapasitelerde de bir enerji saklanır,
bir kapasite de, şarj veya deşarj olurken dışardaki uygulanan enerji ile içinde birikmiş enerji farkınca Vgs geriliminin gecişlerindeki dikliğine olumsuz etki eder ve bu ara bölgelerde daha fazla süre gecer, bu da daha fazla ısı açoğa çıkması demektir.

Bu etkiyi en aza indirmek (yani bu bölgenin en hızlı geçilmesi için) için Vgs ye zorba davranmak gerekir, bu amaçlı gate driver elemanları üretilmiştir.

Ancak LED sürme gibi çok işlem için bu driverlara gerek kalmaz.

Toparlarsak,
Vgs yi sürecek MCU pini 5V gibi ise Rds(on) direncini yeterince düşürebileceği için çook iş için, MCU pininin direk bağlanması yeterlidir. ben 10R gibi koruma amaclı bir direnç araya giriyorum o kadar.

Bir de Gate Source arasına 10K gibi bir direnç bağlanmanız önerilir, buna sebep de gate ucu boşta kalırsa (mesela mcu pini input oldu veya başka bir sebep) gate çok yüksek empedanslı olduğu için küçük enerji birikimleri ile Rds nin ara değerlerde olmasına, o değerlerde beklemesine ve mosfetin yanmasına sebep olabilir.

[muhendisbey]

Yavaş iletime gecsin dediginiz durumlarda yani rampali calismada gate e direnc baglayabilirsiniz.

[Z80]

Mosfet'i ayarlı bir direnç gibi düşünün. Akımı (N kanal için) Drain'den Source' a doğru akıtan bir ayarlı direnç.  Mosfetin iç direncine de Rds(on) deniyor.

Gate'e uyguladığımız gerilimle bu direncin değerini değiştiriyoruz. Bu gerlimin adı Vgs, yani Gate-Source voltajı.
Vgs yaklaşık 2-4 volt olana kadar mosfet kesimde kalıyor, bunu aşmaya başlayınca iletime geçiyor, buna eşik voltajı VGS(TH) denir. Bu değer katalogda yazar.

Vgs yükseldikçe mosfetin direnci düşüyor, buna "lineer bölge"deniliyor. Vgs 10V civarına yaklaşınca mosfet satürasyona ulaşıyor, yani Rds(on) minimum değerine düşüyor. IRFZ44 için bu değer 18 miliohm. Bundan sonra Vgs artsa da bu değer değişmiyor. Vgs en fazla 20 V olabiliyor, bundan sonra mosfet bozulabilir.

Mosfeti gerilimle kontrol edildiği için, gate akımı nA seviyelerinde. Yani on-off çalıştırcaksak (OFF 0V, ON 10V) akımın bir önemi yok, bir opampla, 7407 gibi bir çiple bile sürebiliriz. Burada dikkat edilmesi gereken mosfeti lineer bölgede çalıştırmamak. Lineer bölgede içdirenç Rds(on) büyük olacağı için Drain-Source Voltajı (Vds) büyüyecek bu da mosfetin ısınmasına sebep olacaktır.

Yukardaki şemada lambanın 5A çektiğini yani Drain akımının (Id) 5A olduğunu farzedelim, Vgs de 10V olsun.
Rds(on) = 0.018 Ohm.
Drain-Source voltajını hesaplayalım:
Vds = Rds(on) x Id  Vds = 0.018 x 5  Vds = 0,09 V
Yani mosfet üzerinde 90 milivolt voltaj var.
Şimdi de üzerinde harcanan gücü hesaplayalım:
Pd = Id x Vds    Pd = 5 x 0.09   Pd = 0,45 W
Yani IFZ44'ün üzerinde 5A yükte harcanan güç 0.45 W imiş.



Mosfetleri yüksek frekansla (PWM) sürmeye başladığımızda anahtarlamada önemsiz olan gate akımları önemli olmaya başlıyor.
Çünkü Gate-Source aras8ında Ciss ve Gate-Drain arasında Crss denen kapasiteler var. Bunlar frekans artıkça gate akımının artmasına sebep oluyorlar (Bakınız : kapasitif reaktans)

Bu yüzden mosfet yüksek frekanslı PWM ile sürülecekse güçlü bir sürücü ile ON-OFF yapılması gerekiyor. Yani Vgs tam kare dalga olmak zorunda ki lineer bölgede kalmasın. Yumuşak çıkışlar ve yumuşak inişler transistörün lineer bölgede daha çok zaman geçirmesine dolayısı ile daha çok ısınmasına sebep olur.

P tipi mosfetlerde akım Source'dan Drain'e doğru akar. Vgs ise negatif olmak zorundadır. Yani  Source'da 20V var ise Gate gerilimi 10V olmalıdır.   

IRLZ tipi lojik ile sürülebilir mosfetlerde Vgs satürasyon voltajı daha düşük oluyor, 10V yerine 4.5 - 5V ile sürülebiliyor. PIC ile doğrudan sürülebilir, tabii düşük frekansta...           

[xoom]

Direk MCU ile süreceksek 5 veya 3.3V vermekten başka şansımız yok. bu durumda şöyle bir sorum var.
Yukarida anlatılanlara göre bir Vgs 10-12V civarı verebileceği Maximum akımı alabiliyoruz. Buraya kadar OK.
Peki bu Vanayı Az açarsak Mosfete zararı yokmu? Sadece Mosfetten %100 faydalanamamış mı oluyoruz?
**PIC ile tetiklediğimizde (örneğin 5V) 5/16 ile Mosfet akımını %30 ile sınırlamış mı oluyoruz? (IRLZ44N)

[OG]

Vanayı az açmak Rds direncinin yükselmesi demektir.
Bir direnç üzerinde harcanan gücü hatırlayın
I x I x R

Mosfetin daha fazla ısınması demek.

Mosfet anahtar olarak kullanılıyorsa ( ki pwm kullanımında öyle ), anahtarın on durumunda en az direnç, off durumunda en fazla direnç hedeflenir.

[Yuunus]

silikon yapiya zarar verirmiyiz gibi bir soruysa kafaniza takilan, datasheetlerde hic boyle bir aciklamaya rastlamadim bipolar transistoru nasilki base akimini ayarlayarak farkli kazanclar elde edebiliyorsak moslari da gate voltajini ayarlayarak kullanabilirsiniz. OG nin de dedigi gibi isi faktorunun mutlaka malzemenin omru uzerinde etkisi vardir ama mosfeti kac yil kullanmayi dusunuyorsunuz ki? 30 yil calisan bipolar gordum.

[muhittin_kaplan]

Konudan "Basitliğinden" Uzaklaşıp, çok derinlere girmeyelim, yüzme bilmiyoruz.

yarın gidip hangi MOSFET i hangi transistörü hangi malzemeyi alayım ?

Devreyi Nasıl kurayım (MCU dan 1-0 yapalım ve şöyle akım çekebilecek birşey kontrol edelim. Örneğin OTO STOP lambası gibi -12v 21W yazıyordu)

[FxDev]

@muhittin_kaplan: Abi olayın sihirli yanı yok. Yok 8V-12V-15V gerekiyormuş mosfet için palavra inanma onlara. İnanmayan Nixie projeme bir göz atsın, 170V üretiliyor 5V'tan, ee özel bir mosfet de seçmedim nasıl oldu bu; şöyle oldu.

Öncelikle yazalım, mosfetler çok narin, hassas, kırılgan varlıklar, bunlara gerekli özeni göstermezsek çabuk bozulurlar.

IRFZ44'ün mü varmış. Mis gibi mosfet, en fazla 5V'tun mu var korkma.

Şimdi buradaki mosfet datasheet'ini kullanıyorum: http://www.vishay.com/docs/91291/91291.pdf
Sonra başka yerdekini bulup o da böyleymiş denmesin.

1) Şimdi abi ilk bakacağın şey mosfeti sürme yöntemi. Yükün nerede olacak, ona göre işler değişiyor, sen en basit işlemi yap, low side sür, yani yükün yukarıda olsun, böylelikle N kanal mos kullanabilirsin, mis gibi.


2) Sonra mosfetinin dayanacağı maksimum gerilimi bulman lazım, burasını sana bırakıyorum, zaten mosfetin ne diyor bak. Ne yap ne et benim gerilimimi 60V'tu geçirme diyor. Geçerse ne olur, mosfet=zener diyot olur, ve o anlık enerjiyi kaldıramazsa güm!


3) Yukarıdaki grafik bir kaç şey daha söylüyor, benim silikon sıcaklığını 175C'ye çıkartma falan diyor. Daha bunun kılıfı soğutucusu var, bizim oraya gelinceye kadar ısıl dirençle karşılaşacak, yani dışarıdan yaklaşık 100C'yi geçirmemeye özen gösterelim. Bu kısım çok detaylı, aşırı aşırı detaylı, hot spotlar, cycle by cycle ısı hesaplamaları vs. var. Hiç girmeyelim şimdi bunlara.

4) Sıra gelsin mosfeti 8V-12V-15V ile sürebilirizlere. Mosfet'in altın kuralı şudur abim, threshold voltajını geçince gate source uçlarında, ince kanal oluşmaya başlar Drain-Source arasında. Sen bastıkça gerilimi, elektrik alan artar, kanalın alanı genişler, akım daha fazla artar. Eh senin 5V'un varmış, ne kadar ekmek o kadar köfte, senin de 5V'luk kadar akım kanalım olsun. Bak o zaman neler oluyor; senin mosfetin 5V gate/source geriliminde maksimum ~23A civarında akımın akmasına neden oluyor normalde 12V uygulasan bu akım +100A civarında olacak ama o değer seni kurtarıyorsa problem değil.



5) Gate/source gerilimin düşük olduğu için grafiklerde verilmemiş yalnız Rds-on direncin biraz yüksek olacağından, mosfet iletim kaybında ona nazaran fazla olacak, buna dikkat etmen gerekiyor.

Senin yerinde olsam alırım bir tane TC4427, alırım IRFZ44'ümü, bağlarım 5V'tumu, mis gibi sürerim istediğimi. Boost convertor yapabilirsin mesela, hatta flyback bile yapabilirsin. Olay bu kadar.

[Melih1802]

Konudan "Basitliğinden" Uzaklaşıp, çok derinlere girmeyelim, yüzme bilmiyoruz.

yarın gidip hangi MOSFET i hangi transistörü hangi malzemeyi alayım ?

Devreyi Nasıl kurayım (MCU dan 1-0 yapalım ve şöyle akım çekebilecek birşey kontrol edelim. Örneğin OTO STOP lambası gibi -12v 21W yazıyordu)

-12V ifadesi Negatif değilmi. Negatifse Mosfetimiz "P" kanal olacak. Bu durumda 12 volt için 15-20 Volt arası en az 2 Amper bir Mosfet e gerek var. Voltaj için seçimde cömert davranmayalım malum ne kadar az voltaj o kadar düşük RDS ON direnci. Fakat akımda bir az cömert olabiliriz. Seçim yapıp yazıyorum.