1.5V रेटेड MOSFET 1.8V के गेट इनपुट पर प्रतिक्रिया नहीं करता है

Question

मैं वास्तव में एक इलेक्ट्रॉनिक्स विशेषज्ञ नहीं हूं, लेकिन एक सॉफ्टवेयर इंजीनियर (इसलिए बहाना करता हूं कि मैं बेवकूफ सवाल पूछ रहा हूं)।

मैं 1.8V पर रेटेड एक माइक्रोकंट्रोलर GPIO आउटपुट का उपयोग करने की कोशिश कर रहा हूं। जब यह पिन उच्च हो जाता है, तो मैं 12V रिले को सक्षम करना चाहता हूं। मैं freetronics से एक N- चैनल MOSFET का उपयोग कर रहा हूँ

MOSFET के लिए चश्मा यहां पाया जा सकता है ।

किसी कारण से 1.8V MOSFET को चलाने के लिए अपर्याप्त है, हालांकि यह 1.5V मिनट के लिए निर्दिष्ट है। मैंने 1.5V AA बैटरी का उपयोग करके एक स्टैंडअलोन सेटअप की कोशिश की है और यह भी काम नहीं करता है। लेकिन अगर मैं एक ही सेटअप के साथ 3.3V लागू करता हूं, तो यह काम करता है (बस आप जानते हैं कि मेरी वायरिंग ठीक है)।

दुर्भाग्य से मेरे माइक्रोकंट्रोलर (इंटेल एडीसन) में केवल 1.8V GPIO है।

क्या मैं कुछ भूल रहा हूँ? मै इसे काम मे कैसे ले सकता हूँ? क्या मुझे एक अलग MOSFET का उपयोग करना चाहिए? और यदि हां, तो कौन सा?

आपका सहयोग सराहनीय है।

Answer 1

अफसोस की बात है कि यह सेटअप काम नहीं करेगा। यदि आप डेटाशीट की सावधानीपूर्वक जांच करते हैं तो यह बताता है कि MOSFET में दहलीज वोल्टेज है जो 1.8V ठेठ के साथ 1.5V और 2.5V के बीच होने की गारंटी है।

यहां तक ​​कि यह मानते हुए कि आप भाग्यशाली हैं और आपको एक नमूना मिला है जिसकी दहलीज 1.5V (आपके लिए सबसे अच्छा मामला) है, इसका मतलब यह नहीं है कि जब इसका वीजीएस वोल्टेज उस मूल्य तक पहुंच जाता है तो MOSFET जादुई रूप से चालू हो जाता है। ऐसा इसलिए है कम से कम अभी मुश्किल का संचालन MOSFET बनाने के लिए आवश्यक वोल्टेज: डेटापत्रक की है कि लाइन में आप देख सकते हैं कि सीमा वोल्टेज ईद की अल्प 250μA में निर्दिष्ट किया जाता है। वर्तमान का वह स्तर एक सामान्य रिले को मज़बूती से संचालित करने के लिए अपर्याप्त है।

नोट: (जैसा कि @SpehroPefhany ने एक टिप्पणी में कहा है) ये 25 डिग्री सेल्सियस के मान हैं। यदि परिवेश का तापमान कम है (जैसे सर्दी, ठंडी जलवायु, ठंडे कमरे में रखा गया सर्किट) तो Vgs के उस स्तर पर करंट MOSFET तक गर्म रहेगा!

एक बंद स्विच के रूप में एक MOSFET का उपयोग करने के लिए आपको इसे ऑन-ऑन क्षेत्र में और विशेष रूप से ओमिक क्षेत्र में ड्राइव करना चाहिए , अर्थात आउटपुट विशेषताओं का वह हिस्सा जहां यह एक (छोटे मूल्य) प्रतिरोध के रूप में व्यवहार करता है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, दिखाया गया वक्र वक्र के उच्च मूल्यों (~ 2.8V या अधिक) के अनुरूप हैं। आप बेहतर तरीके से आरडीएस (ऑन) ग्राफ, अर्थात "स्विच के प्रतिरोध" को देख सकते हैं।

दाईं ओर के ग्राफ़ से आप देख सकते हैं कि Rds (on) करंट के साथ अधिक भिन्न नहीं है, लेकिन बाईं ओर का ग्राफ़ दूसरी कहानी बताता है: यदि आप Vgs को ~ 4V के नीचे कम करते हैं तो आपको प्रतिरोध में वृद्धि होती है।

संक्षेप में: इस MOSFET को मात्र 1.8V के साथ चालू नहीं किया जा सकता है। कम से कम आपको सबसे खराब स्थिति में आचरण करने के लिए पर्याप्त Vgs प्रदान करना चाहिए , अर्थात Vgs (TH) = 2.5V। और यह 3.3V पर आपके प्रयोग से पुष्ट होता है।

Comments

+1 वर्थ ने उल्लेख किया है कि 2.5V केवल आपको 250uA (कम ठंडा होने पर) प्राप्त करने की गारंटी है और यह एक रिले को संचालित करने के लिए पर्याप्त कहीं नहीं है।

— स्परोहो फेफेनी

@SpehroPefhany प्रतिक्रिया के लिए धन्यवाद, यह मुझे एहसास हुआ कि मैं इस बात पर और भी अधिक जोर दे सकता था, क्योंकि यह महत्वपूर्ण है। मैं अपना जवाब अपडेट करूंगा।

— लोरेंजो डोनाटी - कोडिडैक्ट.ऑर्ग

Answer 2

@ लॉरेंजो ने बताया कि यह उनके लिए काम क्यों नहीं कर रहा है, और अगर यह काम करता है तो यह मामूली होगा, जो बुरा माना जा सकता है।

यहाँ एक उपयुक्त MOSFET (AO3416) के लिए एक युक्ति क्या है:

आरडीएस (ऑन) की गारंटी 1.8 वी वीजीएस पर है, और 34 एम भले ही यह 1.8 वी आपूर्ति या तापमान पर सहिष्णुता के कारण थोड़ा अधिक है, फिर भी 12 वी रिले के लिए बहुत ड्राइव है।$\Omega$

सामान्य तौर पर आपको यह निर्धारित करने के लिए वीजीएस (वें) का उपयोग करना चाहिए कि जब एमओएसएफईटी ज्यादातर बंद है, और वोल्टेज (एस) जिस पर आरडीएस (ऑन) निर्दिष्ट करने के लिए निर्दिष्ट किया जाता है जब यह ज्यादातर चालू होता है।

Answer 3

डेटा शीट से आंकड़े 2 और 3 नीचे दिखाए गए हैं।

ध्यान दें, आंकड़ा 2 में, कि लगभग 2 वोल्ट से कम के वीजीएस के लिए, नाली की धारा शून्य के करीब होगी, जबकि 3 वोल्ट के वीजीएस के साथ चैनल अच्छी तरह से बढ़ाया जाता है।

यह आपके प्रयोग के साथ समझौता करता है, और दिखाता है कि आपको अपने सर्किट काम करने के लिए गेट पर अधिक वोल्टेज की आवश्यकता है,

चित्र 3 दिखाता है कि Vds गिरते ही Rds (पर) बहुत तेज़ी से कैसे उच्च मूल्य पर पहुँच जाता है, और भले ही यह 20 एम्पीयर की Id के लिए दिया गया हो, वक्र का ढलान आपके सर्किट में समान होगा, जिसका अंतिम प्रभाव होगा जब वीजीएस काफी कम हो जाता है, तो आरडीएस (ऑन) - जो रिले कॉइल और डीसी आपूर्ति के साथ श्रृंखला में है - रिले कॉइल के माध्यम से वर्तमान को सीमित करने के लिए पर्याप्त मूल्य तक बढ़ जाएगा जहां यह कार्य करना असंभव होगा ।

चूँकि आपके पास यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक नहीं है कि Rds (ऑन) रिले को काम करने के लिए पर्याप्त रूप से कम किया जाए, यकीनन सबसे आसान तरीका यह होगा कि MOSFET के लिए जेलीबीन बाइपोलर ट्रांजिस्टर स्थानापन्न करें और आधार को ड्राइव करें ट्रांजिस्टर अपने 1.8 वोल्ट संकेत के साथ एक रोकनेवाला के माध्यम से।

Answer 4

अन्य उत्तरों ने स्पष्ट रूप से समझाया है कि प्रश्न में FET काम क्यों नहीं करता है। मैं समाधान पर ध्यान केंद्रित करूँगा।

एक उद्देश्य के लिए बनाया गया FET का उपयोग करना है; जैसे FDN327N ।

एक और सस्ता, आसानी से खट्टा और विश्वसनीय समाधान एक सादे एनपीएन द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का उपयोग कर रहा है।

उपयुक्त अवरोधक का निर्धारण करने के लिए, रिले का न्यूनतम प्रतिरोध Rlmin और अधिकतम 12V आपूर्ति (जैसे V12max = 13.6V) का पता लगाएं, आपको कलेक्टर में अधिकतम करंट देता है Ic = V12max / Rlmin (इंजीनियरिंग मार्जिन के रूप में संतृप्ति वोल्टेज को बनाए रखते हुए) । इस वर्तमान के लिए संतृप्ति पर एनपीएन ट्रांजिस्टर का न्यूनतम लाभ प्राप्त करें (उस पर अत्यधिक रूढ़िवादी होने के बजाय यथोचित रूप से, बीसी 848 सी डेटा शीट को सख्ती से बोलें;केवल संतृप्ति पर 20 के न्यूनतम लाभ की गारंटी देता है, लेकिन सी ग्रेड के लिए 5V के Vce के लिए 420 मिनट हमें जी = 50 का उपयोग करने के लिए पर्याप्त आत्मविश्वास दे सकता है)। आधार में हमें जो न्यूनतम वर्तमान लक्ष्य होना चाहिए, वह इबी = आईसी / जीमिन है। तब हमें DATA पोर्ट को चलाने वाले डिवाइस की न्यूनतम आपूर्ति वोल्टेज V1_8min के लिए खाता होना चाहिए, लोड किए गए Ib के तहत उस DATA पोर्ट के उच्च पक्ष FET पर अधिकतम रेटेड ड्रॉपआउट पृष्ठभूमि को घटाएं, एक और 0.75V या तो _{BE (ON) के} लिए Ic पर संतृप्ति, और अधिकतम अवरोधक Rmax = (V1_8min-Vdrop-V _{BE (ON)} ) / Ib के रूप में सामने आता है ।

यदि V1_8min-Vdrop-V _{BE (ON)} नकारात्मक हो जाता है, तो हमें योग में तीन मूल्यों के कम रूढ़िवादी अनुमानों की आवश्यकता होती है, जो कम रूढ़िवादी (बढ़े हुए) Gmin द्वारा मदद की जा सकती है, जो कि आईबी घट जाती है।

हमें यह भी सुनिश्चित करना चाहिए कि DATA पोर्ट में करंट इसकी अधिकतम रेटिंग से अधिक न हो (इसके लिए हमें अधिकतम V1_8, न्यूनतम हाई-साइड ड्रॉपआउट और V _{BE पर} विचार करना चाहिए )। यदि यह अधिक हो गया है, तो हमें रोकनेवाला को बढ़ाना चाहिए और कम रूढ़िवादी अनुमानों (विशेष रूप से गमिन के) को उचित ठहराना चाहिए।

Comments

क्या आपको मेरे उत्तर का अंतिम वाक्य याद आया?

— EM फील्ड्स

@EM फील्ड्स: मैं मानता हूं कि मुझे आपका वह अच्छा सुझाव याद आ गया, और आपने जो सुझाव दिया, उसे समझाने के लिए आगे बढ़े; अधिक जानकारी के साथ। जैसा कि कहा जाता है कि यूज़नेट के लिए, पुनरावृत्ति नेट का सार है।

— fgrieu