IRF520 Module: Красный модуль (и его проблемы)

IRF520 Module — это, пожалуй, самый продаваемый MOSFET-модуль для Arduino на AliExpress. Красная плата, удобные клеммники, цена ~$0.5. Но у него есть серьёзные ограничения, о которых продавцы не предупреждают.

Посмотрите на график $R_{DS(on)}$ от $V_{GS}$ из даташита:

R_DS(on)
   │
1Ω ├────●
   │     ╲
   │      ╲
   │       ╲●
0.2├─────────╲●──────●──────●
   │          ↓      ↓      ↓
   └──┬───┬───┬───┬───┬───┬──► V_GS
      0   2   4   6   8  10  12V
          ↑       ↑
       Arduino  Arduino
        3.3V      5V

При 5V от Arduino IRF520 открывается частично:

• Сопротивление канала ~500 мОм (вместо 200 мОм)
• Потери в 2.5 раза выше
• MOSFET греется
• Мотор крутится медленнее

При 3.3V (ESP32, Raspberry Pi) ситуация ещё хуже — MOSFET может вообще не открыться!

1. Малые токи (<1A) — светодиоды, маленькие вентиляторы
2. Низкое напряжение нагрузки — потери на MOSFET менее критичны
3. Arduino 5V + простые задачи — вкл/выкл без ШИМ

#define FAN_PIN 9

void setup() {
  pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(FAN_PIN, HIGH);  // Вентилятор ВКЛ
  delay(5000);
  digitalWrite(FAN_PIN, LOW);   // Вентилятор ВЫКЛ
  delay(2000);
}

Это терпимо.

1. ❌ Токи >2A — сильный нагрев, возможен выход из строя
2. ❌ ESP32 / Raspberry Pi (3.3V) — MOSFET не откроется нормально
3. ❌ ШИМ-управление моторами — потери на переключение + проводимость
4. ❌ Светодиодные ленты высокой мощности — яркость будет ниже ожидаемой

// Тест работоспособности MOSFET-модуля

#define MOSFET_PIN 9
#define TEST_LOAD_PIN A0  // Подключите резистор 100Ом между LOAD+ и LOAD-

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Измерение напряжения при разных PWM
  for (int pwm = 0; pwm <= 255; pwm += 25) {
    analogWrite(MOSFET_PIN, pwm);
    delay(100);
    
    int adc = analogRead(TEST_LOAD_PIN);
    float voltage = adc * (5.0 / 1023.0);
    float expected = (pwm / 255.0) * 5.0;
    
    Serial.print("PWM: "); Serial.print(pwm);
    Serial.print("  Ожидаемо: "); Serial.print(expected, 2);
    Serial.print("V  Реально: "); Serial.print(voltage, 2);
    Serial.println("V");
  }
  
  delay(2000);
}

Результаты:

• Если реальное напряжение близко к ожидаемому — модуль работает
• Если сильно ниже — MOSFET не полностью открывается

Если модуль уже куплен, можно добавить драйвер уровня (Gate Driver), который поднимет напряжение до 10-12V:

Arduino 5V ──────────────────────────────┐
                                         │
Arduino GPIO ──[TC4427]── GATE ──[IRF520 Module]
                  │
                GND

TC4427 — простой двухканальный драйвер затвора. Выход до 18V, ток 1.5A.

Можно выпаять IRF520 и впаять Logic Level MOSFET:

Вместо IRF520 Module ищите:

Редко встречается готовым, но можно собрать самому.

AOD4184A — современный Logic Level MOSFET:

• $V_{GS(th)} = 1.2V$ (отлично для 3.3V!)
• $R_{DS(on)} = 4.5$ мОм (очень низкое)
• $I_D = 50A$

Синие модули “D4184 PWM” на базе AOD4184 — рекомендуются:

• Работают от 3.3V и 5V
• Ток до 40A
• Оптоизоляция (часто)
• Цена ~$1-2

IRF520 Module — это ловушка для новичков. Он дёшев и популярен, но из-за неподходящего MOSFET работает плохо в большинстве проектов.

Рекомендация: Покупайте модули на AOD4184 или паяйте схему с IRLZ44N самостоятельно. Это стоит тех же денег, но работает в разы лучше.