Mosfet – sterowanie wentylatorem (Raspberry Pi 4b)

[piechnat]

Chciałbym wentylator dla Raspberry Pi 4b podłączyć do pinu 5V przez mosfet i włączać go osobnym pinem GPIO, aby wentylator uruchamiał się, kiedy temperatura przekroczy np. 75 stopni.

W szufladzie mam przypadkiem dwa mosfety typu N: IRF3205 oraz IRF9540N

Niestety nie do końca rozumiem ich działanie, szczególnie jeśli chodzi o sprawę kierunku prądu dren-źródło lub źródło-dren oraz umiejscowienie przełącznika w obwodzie tj. przed lub za elementem obciążającym. Czy są w tym względzie jakieś zasady? Metodą brute force 🙂 znalazłem najlepszą konfigurację dla obu mosfetów:

IRF3205 – działa jako domknięcie obwodu (na przewodzie czarnym od strony masy) w kierunku dren-źródło (D -> S). Otwiera się (~4.7V) po dotknięciu jakiegokolwiek napięcia (5V|3.3V) do bramki (G). Po przyłożeniu masy (GND) do bramki (G) na multimetrze odczytuję -0.8V (???).

IRF9540N – działa jako włącznik obwodu (na przewodzie czerwonym od strony zasilania) w kierunku źródło-dren (S -> D). Otwiera się (4.25V) po dotknięciu do bramki masy (GND). Po przyłożeniu do bramki (G) jakiegokolwiek napięcia (5V|3.3V) wentylator zatrzymuje się (0.0V).

(Wszystkie pozostałe kombinacje były bezużyteczne albo z powodu zbyt małego napięcia [wentylator nie startował] albo permanentnego otwarcia/zamknięcia mosfetu).

1. Czy obie przedstawione kombinacje są prawidłowe i mogę wybrać dowolną do mojego zastosowania (szczególnie intryguje mnie odczyt -0.8V dla IRF3205 przy zamknięciu)?

2. Czy bramkę powinienem podpiąć przez rezystor - jeśli tak to jaki - w pierwszej opcji do masy lub w drugiej do 3.3V żeby wymusić domyślny stan wyłączony?

3. Czy jest jakiś element elektroniczny, który by się do tego celu lepiej nadawał?

[Gieneq]

W kursie elektroniki jest przykładowa realizacja klucza MOSFET N w układzie wspólnego źródła.

Powinieneś zapoznać się z działaniem tranzystorów MOSFET, typowymi parametrami i sposobem sterowania. Bo jeżeli piszesz, że:

Dnia 6.09.2019 o 22:51, piechnat napisał:

albo permanentnego otwarcia/zamknięcia mosfetu)

No to pewnie, miałeś zgromadzone ładunki na bramce, które trzymały stan.

Zmontuj układ jak w kursie, zwróć uwagę na to co jest w dokumentacji dla tego układu - ważny parametr to V_GS_th czyli wartość progowa napięcia bramka-źródło 2-4V.

Jaki masz też wiatraczek? Bo jeżeli jest to coś typu 800mW, 5V, 160mA to spokojnie daj tam maleńki tranzystor NPN.

[piechnat]

Dziękuję za odpowiedź.

Trochę męczyłem ten temat i chyba doszedłem do rozwiązania.

Mosfet otwiera się pod wpływem napięcie pomiędzy bramką (G) a źródłem (S). W datasheet IRF3205 ma próg otwarcia min 2.0V max 4.0V, natomiast IRF9540N ma VGS min -2.0V max -4.0V, tak więc dla IRF3205 źródło musi być od strony masy, bo wtedy napięcie 3.3V lub 5V (G) jest większe od zera (S) o te minimum 2, natomiast w przypadku IRF9540N źródło (S) musi być od strony zasilania, wtedy zerowa bramka (G) jest niższa o minimum 2, natomiast 3.3V (G) jest niższe nawet od 5V (S) jedynie o 1.7 dlatego ten mosfet jest zamknięty na stanie wysokim, niezależnie od wysokości napięcia zasilania.

Wiatraczek mam ze strony botland - 5V, 0.16A:
https://botland.com.pl/pl/wentylatory/15170-wentylator-5v-30x30x8mm-do-obudowy-raspberry-pi.html
Zdążyłem już wylutować sobie płytkę z mosfetem i sprzętowym przyciskiem do włączania i wyłączania maliny 🙂

I tutaj mam kolejne pytanie. Wentylator jak się rozkręci to trochę wprawia w drgania całą obudowę i przydało by się zmniejszyć jego obroty.

Próbowałem zrobić to używając software GPIO PWM z pythona, ale nie działało 🙂 tzn. poniżej 38% był wyłączony, a powyżej działał na full. Rozumiem, że mosfety są zero-jedynkowe: otwarty, zamknięty i nic pośredniego?

Edytowano Wrzesień 11, 2019 przez piechnat