Choix mosfet en commande

[jojo150393]

j'ai un peu honte de poser une question comme celle-ci mais je m'aperçois que je tourne en rond et que la majorité de mes collègues prenne le premier mos qui à l'air de marcher et voila.
Pour en venir à la question, j'aimerais savoir la méthode pour choisir un mosfet de commande et être sur que la saturation sera suffisante pour la charge fonctionne au point de fonctionnement souhaitée.

Je vais prendre l'exemple de la commande d'une led. Celle-ci est alimentée en 3.3V. Pour avoir une intensité lumineuse suffisante, cette led à besoin de 80mA. Suivant le constructeur, il faut donc lui appliquer 1.8V.
Je souhaite commander cette led avec un mosfet type n avec une commande en 3.3V.
Ma question est donc comment choisir le bon mosfet ? Une fois le mosfet choisi, comment je calcul la polarisation effective de la led avec le Rdson ajouté ?

Pour illustrer plus facilement, prenons le 2n70002 : datasheet
Comment faire, avec le 2n70002, pour voir si il convient ?

Merci d'avance pour cette question des plus simples...
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[DAUDET78]

Suivant le constructeur, il faut donc lui appliquer 1.8V.

Non !
Elle présente une chute de tension (Vf) pour un certain courant !

Je souhaite commander cette led avec un mosfet type n avec une commande en 3.3V.

Le 2N7002 n'est pas spécifié pour 3,3V mais pour 4,5V !

comment je calcul la polarisation effective de la led avec le Rdson ajouté ?

Et une résistance en série avec la LED !

[jojo150393]

Elle présente une chute de tension (Vf) pour un certain courant !

Effectivement, je me suis surtout concentré sur le mos dans les explications

Et une résistance en série avec la LED !

Il en va de soit. Idem oubli de ma part.

Le 2N7002 n'est pas spécifié pour 3,3V mais pour 4,5V !

Et bien justement pourquoi? Pourant le Vgsth < 3.3V (environ 2.2 max) alors pourquoi on peut pas l'utiliser?


Merci bien pour ta réponse

[DAUDET78]

Et bien justement pourquoi? Pourant le Vgsth < 3.3V (environ 2.2 max) alors pourquoi on peut pas l'utiliser?

Tu as l'explication ici : http://forums.futura-sciences.com/el...onique.html#35

[A voir en vidéo sur Futura]

[jojo150393]

J'imagine que la réponse est dans cette citation :

La tension de seuil de Q1 (Vth) doit être en dessous de la tension de sortie du µC. Prendre la tension de seuil correspondante au courant drain de Q1 .

D'aprés la Fig 10, Vgsth semple inférieur à 3.3V pour un couran Id de 100mA, non ?

[DAUDET78]

J'imagine que la réponse est dans cette citation :

Qui est complétement erroné . Tu as lu mon lien #4 ?

[jojo150393]

Tu as lu mon lien #4 ?

Oui j'ai lu tout ce qui pouvait correspondre à la commande d'un mosfet mais à par la citation précédente il n'y a pas d'autre explication.

Qui est complétement erroné

En quoi? Je suis d'accord que dans le tableau il donne un Vgsth de 2.2 pour un Id=0.25A (certainement marketing), mais en regardant Id en fonction de VGsTh, le courrant de 100mA passera. Le transistor ne fonctionnera pas au maximum de ses specs mais il fera le job. Si c'est pas le cas, alors une grande partie des montages que j'utilise marche par magie.

[DAUDET78]

Le Vgth ne sert qu'a déterminer les conditions de mise en OFF du MOS. Si la tension grille ne dépasse pas le Vgth, on est sûr que le courant drain ne dépasse pas X mA .

Pour les conditions de mise en ON du MOS, c'est la valeur de la tension grille pour le Rds(on)

[jojo150393]

Le Vgth ne sert qu'a déterminer les conditions de mise en OFF du MOS

C'est pas ce que je vois écrit dans "the art of electronics" :

For example the IRF7470 MOSFET specifies "VGS(th)=2V(max)" [...] "at Id=0.25mA". It takes considerably more gate voltage than Vgs(th) to turn ON on fully.

c'est la valeur de la tension grille pour le Rds(on)

Quand bien même, d'après la figure 6, pour id=0.1A, on peut (un peux empiriquement, je l'avoue) voir que le Rdson sera au alentour de 6Ohm.

[DAUDET78]

C'est pas ce que je vois écrit dans "the art of electronics" :

C'est une ânerie !

Quand bien même, d'après la figure 6, pour id=0.1A, on peut (un peux empiriquement, je l'avoue) voir que le Rdson sera au alentour de 6Ohm.

Les courbes, je ne les regarde même pas, c'est du typique.

Le transistor ne fonctionnera pas au maximum de ses specs mais il fera le job. Si c'est pas le cas, alors une grande partie des montages que j'utilise marche par magie.

Que tu fasses n'importe quoi .... C'est des montages qui tombent en marche !
Si tu grilles une ligne jaune en voiture, tu n'as pas forcément un accident !

Il y a un paramètre qui détermine le Rds(on) . Pourquoi ne pas l'utiliser en sécurité ?
Et tu as des MOS qui garantissent le Rds(on) avec un Vg de 2,5V ! Faire le choix dans ma liste en #36 de mon lien .

[antek]

C'est pas ce que je vois écrit dans "the art of electronics" :

Cela ne contredit pas DAUDET et n'est pas vraiment le sujet.

Quand bien même, d'après la figure 6, pour id=0.1A, on peut (un peux empiriquement, je l'avoue) voir que le Rdson sera au alentour de 6Ohm.

Il faut prendre en compte le tableau (pas les graphes qui ne sont là que pour extrapoler), qui indique la tension de commande V_gs pour Rds_on et I_d donnés.

[jojo150393]

Que tu fasses n'importe quoi

Et bien pour le coup, c'est pas moi qui fait n'importe quoi

Cela ne contredit pas DAUDET et n'est pas vraiment le sujet.

Bin un peux quand même si.

Il faut prendre en compte le tableau (pas les graphes qui ne sont là que pour extrapoler

C'est quand même un peux nécessaire, il n'y aura pas toujours LE bon transistor pour une application donnée ou des contraintes externes peuvent forcer le choix d'un transistor particulier et il faut donc bien savoir si c'est quand même faisable ou pas.

Les courbes, je ne les regarde même pas, c'est du typique.

Ok je veux bien, il est donc impossible d’après les datasheets, d'évaluer mon RdsOn dans une certaine condition Id et Vgs hormis celle spécifiées en min/typ/max dans le tableau ?

[DAUDET78]

Ok je veux bien, il est donc impossible d’après les datasheets, d'évaluer mon RdsOn dans une certaine condition Id et Vgs hormis celle spécifiées en min/typ/max dans le tableau ?

Tu mets le Vgs demandé par le transistor et tu as le Rds(on) garantie !

C'est quand même un peux nécessaire, il n'y aura pas toujours LE bon transistor pour une application donnée ou des contraintes externes peuvent forcer le choix d'un transistor particulier et il faut donc bien savoir si c'est quand même faisable ou pas.

On ne prend pas un transistor pour l'adapter au schéma . On sélectionne un transistor en fonction de ce que demande le schéma !

Tu as toujours le choix de prendre le bon transistor !
http://www.vishay.com/mosfets/25-rated-on-res/
http://www.vishay.com/mosfets/12-rated-on-res/

[jojo150393]

Si je prend par exemple le DMG1012T-7 (mon premier choix avant de voir que beaucoup de mes montages utilise le 2n7002), J'aurais un RdsOn d'environ 0.55Ohm et je pourrais à coup sure commuter 0.5A ?

[DAUDET78]

J'aurais un RdsOn d'environ 0.55Ohm et je pourrais à coup sure commuter 0.5A ?

La réponse est dans la datasheet ! C'est oui
Sauf que le Rds(on) est de 0,5 ohm MAX
Il va dissiper 0,5*0,5²=0,125W
Sauf que Thermal Resistance, Junction to Ambient est de 452°C/W . donc sa température va s'élever de 452*0,125W=57° par rapport à l'ambiance (supposons 40°) . Soit une température de 57+40=97°

Tu regardes la figure 6 (et oui, des fois ça sert !) tu vois que le Rds(on) monte d'environ 37% entre 25 et 100° . Donc elle passe à 0,5*1,37=0,69 ohm MAX . La dissipation est alors de 0,69*0,5²=0,173W et sa température de (40+452*0,173)=118° et on refait l'itération plusieurs fois !

Sauf que c'est pas la peine, tu es déjà hors spécification ! Continuous Drain Current (Note 4) est de max 0,45A

Raisonnablement, à la louche, faut pas dépasser 0,35A de courant drain en commutation

[jojo150393]

Super clair, super précis avec en plus du bonus sur la thermique.
Et bien un grand merci pour tes explications et ta patience, sur un sujet qui parait trivial mais qui au final soulève pas mal de croyances et de mauvaises interprétations.

[DAUDET78]

avec en plus du bonus sur la thermique.

Faut tout lire sur une datasheet ..... comme sur les contrats d'assurance !

qui au final soulève pas mal de croyances et de mauvaises interprétations.

on trouve tellement d'âneries sur le WEB !

[jojo150393]

Je pensais en avoir fini mais il me reste une petite chose qui me perturbe. Sur la caractéristique Id de Vds, à un Id et Vgs donnée, pourquoi je ne trouve pas mon Vds. D'autant plus qu'a l'envers c'est complètement incohérent, puisque si je fais tendre mon Vds vers 0 (transistor bloquée), au mois mon courant Id sera grand....

[DAUDET78]

Je pensais en avoir fini mais il me reste une petite chose qui me perturbe. Sur la caractéristique Id de Vds, à un Id et Vgs donnée, pourquoi je ne trouve pas mon Vds. D'autant plus qu'a l'envers c'est complètement incohérent, puisque si je fais tendre mon Vds vers 0 (transistor bloquée), au mois mon courant Id sera grand....

Je ne comprend rien à ton questionnement ! Tu regardes encore les courbes ? les quelles ?

[jojo150393]

Je vais faire saturer le DAUDET
Pour le DMG1012T, Figure 1, Id(Vds). On se place à Id=0.5A @Vgs=3.3V, Vs=0.5V

et on refait l'itération plusieurs fois !

En faite en analysant bien ton explication, je vous pas trop l’intérêt de faire ça, puis-ce que la résistance variant à peut linéairement avec la température, en suivant ce résonnement il y aura emballement thermique et ça ne se stabilisera jamais.

[Antoane]

Bonjour,

en suivant ce résonnement il y aura emballement thermique et ça ne se stabilisera jamais

Pas si tu fais des pas de plus en plus petits à chaque fois (et que la taille des pas diminue assez vite).

Proprement :
On suppose que la résistance du transistor varie linéairement avec la température :

où est la résistance à une température de référence et est le coefficient de température.
La puissance dissipée s'écrit :

L’accroissement de température du à la puissance dissipée s'écrit :

ou R_th est la résistance thermique du composant.
Des deux dernières équations, on tire :

qui donne :


Il y aura emballement si le dénominateur devient négatif.

Détail : pour simplifier les écritures, je suppose que toutes la températures à laquelle est donnée Rdson° est égale à la température ambiante, ce n'est bien sûr pas indispensable.

[jojo150393]

l y aura emballement si le dénominateur devient négatif.

Proche de 0 plutôt non ?

[jojo150393]

Du coup c'est bizarre alors car dans l'exemple précédent, avec un alfa=0.00150 (0°C/ 0.25Ohm, 100°C 0.4Ohm)

Ici, dT = (452*0.5*0.5²)/(1-0.0015*452*0.5²) = 68°C, soit largement en dessous des 118°C. Erreur dans mon calcul?

[Antoane]

Stricto sensu, l y a emballement si la température diverge, i.e. (ici) tend vers l'infini.

Tant que le dénominateur reste positif, il n'y a pas de divergence : la température devient éventuellement très grande lorsque le dénominateur se rapproche de zéro, mais il n'y a pas divergence.
En revanche, lorsque le dénominateur devient négatif, les équations disent que la température passe dans le négatif. On sait que c'est physiquement faux / impossible, il y a donc une hypothèse de départ qui n'est pas valide. Ici, c'est celle (en particulier) selon laquelle la température converge. On montre ainsi, par l'absurde, que la température diverge.



Cependant, dans la pratique, on va effectivement être limité non seulement par l'emballement mais également par la température max admissible par le composant.
Bref : Il faudra s'arranger pour que le dénominateur reste "suffisamment" positif.

[Antoane]

Du coup c'est bizarre alors car dans l'exemple précédent, avec un alfa=0.00150 (0°C/ 0.25Ohm, 100°C 0.4Ohm)

Ici, dT = (452*0.5*0.5²)/(1-0.0015*452*0.5²) = 68°C, soit largement en dessous des 118°C. Erreur dans mon calcul?

Ton calcul me semble ok.
Tu ne prends pas les mêmes hypothèses de calcul (Rds,on°, \alpha) que Daudet. Les tiennes sont bien meilleures : Rdson° deux fois plus faible et alpha diminué de 40% .

[jojo150393]

Le Rdson à 25°C semble identique (0.5Ohm). Par contre effectivement le alfa 0.00266, ce qui donne un dt de 80°C. On se rapproche mais bon pas encore trop ça.
Enfin bref dans le principe ok.

Concernant mon problème de lecture de courbe, c'est ou que j'y vois pas clair ?

[Antoane]

Bonjour,

Pour le DMG1012T, Figure 1, Id(Vds). On se place à Id=0.5A @Vgs=3.3V, Vs=0.5V

Effectivement Vds ~0.25 V
Soit une résistance équivalente Rds_on ~ Vds / Id ~ 0.25/0.5 ~0.5 Ohm, ce qui est cohérent avec le reste de la datasheet.
Vu autrement : à Vgs = 3.3 V le composant est "bien passant", i.e. il se comporte comme une résistance de valeur ~0.4 Ohm.Alors, avec un courant Id = 0.5 A, la tension à ses bornes vaudra Rds_on * Id ~ 0.2 V, ce qui est en accord avec la figure 1.

Les valeurs sont approximatives, mais le raisonnement est cohérent.

D'autant plus qu'a l'envers c'est complètement incohérent, puisque si je fais tendre mon Vds vers 0 (transistor bloquée), au mois mon courant Id sera grand....

A priori, lorsque le transistor est bloqué, il y a toute la tension d'alimentation à ses bornes.
Vgs est alors à 0, la courbe correspondante est l'axe des abscisse : Id = 0 quel que soit Vds.
Donc c'est ok.

[jojo150393]

pas bloqué mais passant, pardon. Dans le cas extrême ou Vds = 0, Id serait égale à 0 ce qui n'est pas logique

[Antoane]

pas bloqué mais passant, pardon. Dans le cas extrême ou Vds = 0, Id serait égale à 0 ce qui n'est pas logique

C'est une résistance, donc si V=0 : I = V/R = 0.
Il ne peut y avoir de courant sans tension (sauf @R=0).

[jojo150393]

Decidement, je me prend la tete pour pas grand, j'ai un blocage je sais pas pourquoi, a me parait tellement evident maintenant.

Merci bien