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Tranzistor MOSFET IRF830, canale N, 500V, 4.5A, TO-220AB
MOSFET a canale N per la commutazione negli alimentatori switching, negli inverter e nelle applicazioni industriali, supporta fino a 500 V VDS, offre perdite ridotte e commutazione rapida, package TO-220 per un montaggio facile su dissipatore e dissipazione efficiente, adatto a progetti di potenza e riparazioni elettroniche.
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Il transistor IRF830 è un MOSFET di potenza a canale N, progettato per la commutazione di carichi in corrente continua a tensioni fino a 500 V. Viene impiegato come interruttore elettronico, negli alimentatori switching, nel comando di motori e relè statici, nonché nei circuiti che lavorano a tensioni elevate, dove serve un gate con semplici requisiti di pilotaggio.
La tensione massima drain-source è di 500 V, mentre la corrente continua di drain è di 4.5 A alla temperatura del case di 25 °C e di 2.9 A a 100 °C. La resistenza in conduzione RDS(on) è al massimo di 1.5 Ω, garantita con VGS = 10 V e ID = 2.7 A, quindi il gate va pilotato con 10 - 12 V per ottenere la piena apertura. La tensione di soglia VGS(th) è compresa tra 2.0 e 4.0 V con ID = 250 µA, mentre la tensione massima sul gate è di ± 20 V. La capacità di ingresso Ciss è di circa 610 pF, e la carica totale di gate è al massimo di 38 nC.
Tra le caratteristiche principali figurano il package TO-220AB a tre terminali (gate G, drain D, source S), il tassello metallico collegato elettricamente al drain per il montaggio su dissipatore, la potenza dissipata di 74 W alla temperatura del case di 25 °C, la corrente di picco di 18 A in impulso e il campo di temperatura di funzionamento da -55 a 150 °C.
Specifiche:
Tensione drain-source (VDS): 500 V
Corrente continua di drain (ID): 4.5 A a TC = 25 °C, 2.9 A a TC = 100 °C
Corrente di drain in impulso (IDM): 18 A
Tipo: MOSFET di potenza a canale N
Tensione gate-source massima (VGS): ± 20 V
Tensione di soglia (VGS(th)): 2.0 - 4.0 V con ID = 250 µA
Resistenza in conduzione (RDS(on)): massimo 1.5 Ω con VGS = 10 V e ID = 2.7 A
Capacità di ingresso (Ciss): 610 pF tipica
Carica totale di gate (Qg): massimo 38 nC
Potenza dissipata massima (PD): 74 W a TC = 25 °C
Resistenza termica giunzione-case: massimo 1.7 °C/W
Resistenza termica giunzione-ambiente: massimo 62 °C/W
Temperatura di funzionamento: da -55 a 150 °C
Package: TO-220AB, 3 terminali
Pinout:
| Connettore | Pin | Funzione |
|---|---|---|
| TO-220AB | 1 (G) | Gate, ingresso di comando |
| TO-220AB | 2 (D) | Drain, a cui è collegato il carico |
| TO-220AB | 3 (S) | Source, di regola alla massa del circuito |
| TO-220AB | Tassello metallico | Collegato elettricamente al drain |
La numerazione dei pin è valida guardando il transistor di fronte, con la faccia con il testo rivolta verso di voi e i pin in basso, da sinistra a destra.
Utilizzo:
Individuate i pin guardando il transistor con la faccia con il testo rivolta verso di voi e i pin in basso: 1 = G, 2 = D, 3 = S, da sinistra a destra.
Collegate il carico tra l'alimentazione e il drain, e il source alla massa del circuito, in modo che il transistor commuti il lato di massa del carico.
Pilotate il gate con 10 - 12 V rispetto al source, affinché la resistenza in conduzione raggiunga il valore garantito. Un segnale logico di 3.3 V o 5 V non apre completamente il transistor, che resta parzialmente aperto e si riscalda.
Non applicate al gate tensioni superiori a ± 20 V rispetto al source.
Montate in serie al gate una resistenza di 47 - 470 Ω, che limita la corrente di carica del gate, e una resistenza di 10 - 100 kΩ tra gate e source, che scarica il gate e blocca il transistor quando il comando viene interrotto.
Per carichi induttivi (motori, relè, bobine) montate in parallelo al carico un diodo di protezione, con il catodo verso il positivo e l'anodo verso il drain.
Verificate la corrente del carico. La perdita in conduzione è P = I² × RDS(on), e per correnti dell'ordine di un ampere o più utilizzate un dissipatore.
Isolate il tassello metallico dal dissipatore e dal telaio, poiché si trova al potenziale del drain, e non toccatelo quando il circuito è alimentato.
Maneggiate il transistor con misure di protezione antistatica, e durante la saldatura non superate 300 °C per 10 s.
Per la verifica, misurate la tensione drain-source: con il gate pilotato deve essere di alcune decine di millivolt fino a un massimo di 0.15 V con 0.1 A, mentre con il gate a 0 V deve essere vicina alla tensione di alimentazione del carico.
- Tipo
- MOSFET di potenza a canale N
- Temperatura di esercizio
- -55 la 150 °C
- Package
- TO-220AB, 3 terminale
Produs destinat utilizarii in proiecte electronice, automatizari, prototipare, educatie si cercetare.
Produsul trebuie utilizat numai conform specificatiilor tehnice mentionate in descriere si/sau in documentatia produsului.
Avertismente generale de siguranta:
Nu utilizati produsul la tensiuni, curenti sau temperaturi peste valorile specificate.
Montajul si conectarea trebuie realizate de persoane cu cunostinte tehnice minime in domeniul electric/electronic.
Evitati scurtcircuitele, inversarea polaritatii si conectarea gresita a alimentarii.
Nu lasati produsul alimentat nesupravegheat in timpul testelor.
Produsul nu este jucarie si nu este destinat copiilor.
Pentru modulele electronice, se recomanda utilizarea in carcase, panouri sau montaje protejate, dupa caz.
Identificare produs:
Denumirea produsului, codul/SKU-ul si caracteristicile tehnice sunt mentionate in pagina produsului si/sau pe eticheta ambalajului.
Producator / Importator / Distribuitor:
Sigmanortec S.R.L.
Calea Bucuresti nr. 9, Targu Jiu, Gorj, Romania
E-mail: [email protected]
Website: www.sigmanortec.ro
Persoana responsabila in UE:
Sigmanortec S.R.L.
Calea Bucuresti nr. 9, Targu Jiu, Gorj, Romania
E-mail: [email protected]
Documentatie si siguranta:
Pentru informatii suplimentare, fise tehnice, declaratii de conformitate sau instructiuni, ne puteti contacta la [email protected].
In questo tutorial utilizziamo il transistor IRF830, un MOSFET di potenza a canale N, 500 V, nel contenitore TO-220AB, per accendere e spegnere una ventola da 12 V con un pulsante. Il montaggio non utilizza microcontrollore e non ha programma. Il circuito è alimentato da un alimentatore di rete da 12 VDC, minimo 2 A.
L'IRF830 viene utilizzato come interruttore elettronico per carichi in corrente continua, negli alimentatori switching, nel comando di motori e relè statici e nei circuiti che lavorano a tensioni elevate. Qui lo usiamo a 12 V, per vedere come si comanda correttamente il gate di un MOSFET.
Come funziona:
Il MOSFET ha tre terminali: gate (G), drain (D) e source (S). La corrente circola tra drain e source solo finché la tensione tra gate e source (VGS) è sufficientemente alta. Il gate non assorbe corrente in regime stabile. Si comporta come un piccolo condensatore, che si carica e si scarica a ogni commutazione.
La tensione di soglia dell'IRF830 è VGS(th) = 2.0 - 4.0 V a ID = 250 µA. La soglia indica solo da dove inizia a passare una corrente molto piccola, non quando il transistor è completamente acceso. La resistenza in conduzione, RDS(on) massima 1.5 Ω, è garantita a VGS = 10 V e ID = 2.7 A. Per questo il gate va portato a 10 - 12 V. Un segnale logico di 5 V o 3.3 V non apre completamente questo transistor, che resterebbe mezzo aperto e si riscalderebbe.
Nel montaggio, la ventola è collegata tra +12 V e drain, quindi il transistor commuta sul lato di massa del carico. Quando premiamo il pulsante, il gate riceve 12 V tramite R1 da 100 Ω. R2 da 10 kΩ resta collegata tra gate e source, quindi la tensione reale sul gate è 12 V × 10 kΩ / 10.1 kΩ, cioè circa 11.9 V. Questo valore è sopra il punto di 10 V e sotto il limite di ± 20 V.
R1 limita la corrente di carica del gate e smorza le oscillazioni. Con Ciss di circa 610 pF, la costante di tempo è 100 Ω × 610 pF = 61 ns. La carica totale del gate è al massimo 38 nC, quindi la commutazione completa dura al massimo qualche microsecondo, cioè è praticamente istantanea per una ventola. Quando rilasciamo il pulsante, R2 scarica il gate verso la source e il transistor si blocca. Senza R2, la capacità del gate resterebbe carica e la ventola continuerebbe a girare.
Le perdite in conduzione si calcolano con P = I² × RDS(on). Per la ventola da 0.1 A otteniamo 0.1² × 1.5 = 0.015 W, quindi non serve il dissipatore. A 1 A la perdita arriva a 1.5 W. La caduta di tensione sul transistor, con il transistor acceso, è al massimo 0.1 A × 1.5 Ω = 0.15 V.
La ventola è un carico induttivo. Quando il transistor si blocca, l'avvolgimento del motore genera un picco di tensione. Il diodo 1N4007 montato in parallelo alla ventola, con il catodo (fascia) a +12 V e l'anodo al drain, assorbe questo picco e protegge il transistor.
Collegamento:
Utilizzate un alimentatore di rete da 12 VDC, minimo 2 A, con adattatore a jack DC femmina da 5.5 x 2.1 mm con morsetti a vite + e -. Non toccate la parte di rete dell'alimentatore e fate tutti i collegamenti con l'alimentatore scollegato dalla presa. Il montaggio lavora a 12 V, quindi non serve un convertitore di livello. I piedini dell'IRF830 si contano con la faccia con la scritta rivolta verso di voi e i piedini in basso, da sinistra a destra: 1 = G, 2 = D, 3 = S. La flangia metallica è collegata al drain.
| Pin del componente | Si collega a | Ruolo |
|---|---|---|
| G (pin 1) | Piedino 2 del pulsante tramite R1 da 100 Ω, più R2 da 10 kΩ verso la source | Gate di comando. R1 limita la corrente di carica, R2 lo mantiene a 0 V quando il pulsante è libero |
| D (pin 2) | Filo nero della ventola e anodo del diodo 1N4007 | Drain, commuta il lato di massa del carico |
| S (pin 3) | Morsetto - dell'alimentatore e capo libero di R2 | Source, massa comune del montaggio |
| Flangia metallica | Non si collega a nulla | È collegata elettricamente al drain, non toccatela quando il circuito è alimentato |
Il resto del circuito si collega così: il morsetto + dell'alimentatore va al piedino 1 del pulsante, e da qui al filo rosso della ventola e al catodo del diodo 1N4007 (capo con la fascia). Il piedino 2 del pulsante va a R1. Con un pulsante a quattro piedini, trovate con il multimetro in modalità continuità la coppia di piedini che si collega solo mentre il pulsante è premuto e usate quella coppia.
Configurazione:
Il montaggio non richiede programmazione. I valori dei componenti si scelgono così. R1 da 100 Ω può essere sostituita con qualsiasi valore tra circa 47 Ω e 470 Ω senza cambiare il funzionamento con un carico piccolo. R2 può essere da 10 kΩ fino a 100 kΩ. Un valore più basso scarica il gate più in fretta, ma consuma più corrente dall'alimentatore quando il pulsante è premuto. La tensione sul gate non deve mai superare ± 20 V.
Per altri carichi, verificate la corrente. A 0.1 A, l'IRF830 lavora senza dissipatore. Man mano che la corrente sale verso 1 A, la perdita arriva a 1.5 W e il transistor si riscalda molto, quindi usate un dissipatore. Isolate la flangia rispetto a quest'ultimo e rispetto al contenitore, perché la flangia è al potenziale del drain. Il limite assoluto è ID = 4.5 A a TC = 25 °C e 2.9 A a TC = 100 °C, con VGS = 10 V.
| Parametro | Valore nel montaggio | Intervallo ammesso |
|---|---|---|
| R1 (gate) | 100 Ω | 47 - 470 Ω |
| R2 (gate-source) | 10 kΩ | 10 - 100 kΩ |
| VGS con pulsante premuto | circa 11.9 V | 10 - 12 V consigliato, massimo ± 20 V |
| Corrente ventola | 0.1 A | Dissipatore consigliato verso 1 A, massimo 4.5 A a TC = 25 °C |
Esempio di utilizzo:
Cablate il montaggio con l'alimentatore scollegato dalla presa. Passo 1: inserite l'IRF830 sulla breadboard con la faccia con la scritta verso di voi e identificate i piedini G, D, S da sinistra a destra. Passo 2: collegate R2 da 10 kΩ tra G e S. Passo 3: collegate R1 da 100 Ω tra G e il piedino 2 del pulsante. Passo 4: collegate S al morsetto - dell'alimentatore.
Passo 5: collegate il filo nero della ventola a D. Passo 6: collegate il filo rosso della ventola al piedino 1 del pulsante e al morsetto + dell'alimentatore. Passo 7: montate il diodo 1N4007 con l'anodo a D e il catodo (fascia) al filo rosso della ventola. Ricontrollate ancora una volta l'orientamento del diodo, poi collegate l'alimentatore alla presa.
Premete il pulsante e tenetelo premuto: la ventola parte. Rilasciate il pulsante: la ventola si ferma, perché R2 scarica il gate. Se avete un multimetro, misurate la tensione tra D e S. Con il pulsante premuto dovete ottenere al massimo circa 0.15 V, e con il pulsante libero circa 12 V. Misurate anche la tensione tra G e S: circa 11.9 V con il pulsante premuto e 0 V con il pulsante libero.
Problemi frequenti:
La ventola non parte quando premete il pulsante. La causa più probabile è l'ordine sbagliato dei piedini o dei collegamenti. Verificate che G sia il pin 1, D il pin 2 e S il pin 3, guardando il transistor con la faccia con la scritta verso di voi e i piedini in basso. Poi misurate la tensione G - S con il pulsante premuto, che deve essere circa 11.9 V. Se è 0 V, il pulsante non chiude il contatto e dovete scegliere un'altra coppia di piedini.
La ventola gira in continuo o resta accesa dopo il rilascio del pulsante. La causa è l'assenza o il contatto debole della resistenza R2, che lascia il gate non scaricato. Verificate R2 tra G e S. Se R2 è corretta, il transistor può essere guasto (corto circuito tra D e S) dopo un sovraccarico o un diodo montato al contrario.
La ventola gira debolmente o lentamente e il transistor si riscalda. Il gate non riceve tensione sufficiente e il transistor è solo parzialmente aperto. Misurate VGS, che deve essere 10 - 12 V. Verificate l'alimentatore e i valori di R1 e R2.
L'alimentatore si spegne per protezione o si riscalda alla pressione del pulsante. Il diodo 1N4007 è probabilmente montato al contrario e cortocircuita l'alimentazione attraverso il transistor. Scollegate l'alimentatore dalla presa e verificate che la fascia del diodo sia verso +12 V e l'anodo verso il drain.
Il transistor si riscalda con una ventola piccola. Verificate la corrente reale della ventola, che deve essere intorno a 0.1 A, e la tensione sul gate. Una corrente alta o un comando sotto 10 V aumentano le perdite.
Limitazioni e consigli:
L'IRF830 è progettato per tensioni elevate, fino a 500 V, ma la sua resistenza in conduzione di massimo 1.5 Ω è alta per carichi di corrente elevata a 12 V. Per questi carichi scegliete un MOSFET con RDS(on) molto più basso, comandabile direttamente alla tensione disponibile.
Il valore di 4.5 A è valido con la temperatura del contenitore mantenuta a 25 °C, cosa che richiede un dissipatore efficace. A 1 A, la perdita di 1.5 W e la resistenza termica giunzione-ambiente di massimo 62 °C/W portano a un aumento di temperatura di oltre 90 °C, quindi per un funzionamento continuo usate subito un dissipatore.
Non superate ± 20 V sul gate e maneggiate il transistor con protezione antistatica. Per i carichi induttivi montate sempre il diodo di protezione.
Dopo questo montaggio potete comandare altri carichi in corrente continua, ad esempio una striscia LED, un relè o una piccola pompa, con la stessa rete di gate, rispettando la corrente massima e il dissipatore. Per tensioni pericolose o la tensione di rete lavorate solo con isolamento adeguato e da parte di una persona qualificata.
