¿Circuito para conmutar alrededor de 5W de 12V utilizando entradas lógicas CMOS utilizando MOSFET de canal N?

El FCPF400N80Z tiene un voltaje de umbral de puerta máximo (V _{GS (th)} ) de 4.5V, que es marginal para la operación lógica, pero el IRLB8721PbF tiene un voltaje de umbral máximo de 2.35V. Esto debería funcionar bastante bien incluso para la lógica de 3.3 V, siempre que no necesite pasar más de aproximadamente 3A de corriente.

Al ser mordido por el voltaje de umbral, una opción es introducir una etapa de amplificación de voltaje simple utilizando un BJT de NPN. Alimenta tu carga desde 12 V, por lo que puedes usar ese voltaje para elevar la compuerta del MOSFET a un nivel mucho más alto que el nivel lógico.

Básicamente, lo que sucede es que la compuerta se eleva a 12 V a menos que el BJT esté forzando la compuerta a tierra. La primera etapa invierte el comportamiento de todo el interruptor de alimentación, pero eso debería ser fácil de resolver en el software del controlador.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La ventaja de este circuito es que apenas carga la salida del controlador, solo se extraen unos 0,5 mA del pin de salida.

La desventaja es que tienes que enrutar los + 12V a la etapa de salida, solo para subir la puerta. Cuando se usa un cable largo desde la fuente de alimentación hasta la etapa de almacenamiento intermedio, debe desacoplar la fuente de alimentación localmente con un pequeño capacitor de 100 nF (magnitud de orden).

Ya que ya lo tiene a mano, puede usar TIP120 NPN power darlingtons que tiene una calificación de 5A como Adafruit hoja de datos TIP120 . Nota, en la hoja de datos máx. 5A nosotros, 'disipador de calor infinito', se refiere a la temperatura de la caja a 25 grados (o similar) grados centígrados. El disipador de calor práctico da aproximadamente la calificación de la mitad de la corriente.

El LED de 1 vatio es de aproximadamente 300 a 350 mA. Para 5 vatios, un transistor con un disipador de calor de buen tamaño es suficiente. La propagación a dos es mejor para un mayor margen de seguridad al mantener la corriente en 1A. Si se usa un LED individual, se pueden conectar en serie 2 o 3 LED (según el color, el voltaje) en serie, por lo que la corriente total se mantiene baja.

Conecte la base con una resistencia de 300 ohmios a uno de los pines de salida digital para conducir unos 10 mA al transistor. E a tierra. C a LED, resistencia (potencia nominal actual del LED) a potencia positiva. Para reducir la corriente, aumentar la eficiencia al reducir la pérdida de calor en la resistencia limitadora de corriente, se pueden conectar múltiples LED en serie (un LED es de 2 a 4 V, depende del color). La hoja de datos, figura 2, Vce Sat es de 0,6 voltios a 1A Ic, lo que es bueno para 2 a 3 LED en paralelo (1W LED es de 300 a 350mA).

Como el póster original menciona 'herramienta correcta', el transistor es adecuado / utilizable (no he comprobado el precio de éste para ver si es la 'mejor solución') y ha funcionado bien durante décadas en aplicaciones como esta, a una pocos vatios MOSFET ha agregado la ventaja de un pequeño requerimiento de disipador de calor, especialmente más significativo en aplicaciones de mayor potencia.