Design av MOSFET PWM LED-list driver 24V

[Elektra]

Jag vill designa en dimmer för 5 st LED-lister på 24 V och max 5 A per LED-list.
Det tänkte jag göra med en Espressif ESP32-C3 CPU och använda 5 st PWM utgångar på 3.3V.
Utgången på ESP32-C3 driver max 28 mA.
Jag tänkte driva LED-listerna med 5 st MOSFET N-channel, men hur ska jag driva gaten på dessa MOSFET-arna på ett tillräckligt bra sätt ?
Jag tänkte köra PWM med ca 500 Hz (högre ?), så att jag inte får så stora switchförluster, samtidigt som att LED-listen inte ska flimmra.
Är det en dum tanke att driva MOSFET-gaten direkt från ESP32-C3's utgång ? Jo, jag vet att urvalet av MOSFET inte blir så stort, med så låg drivspänning till MOSFET-gaten.
Eller blir effektförlusterna alltför stora då ?
Eller ska jag ha en högre spänning än 3.3V för driva MOSFET-gaten, för att få ett större och bättre urval av MOSFET-ar med låg Rds on ? Lämplig drivspänning ? 5V eller kanske 10 V ?
Eller/och, ha någon typ av MOSFET-driver-krets ? Något förslag på lämpligt driver ?

[psynoise]

Börja med att kontrollera Rds(on) beroende av gate-spänning. Vanligtvis behöver man ligga en bra bit ovanför tröskelspänningen. Du får helt enkelt bläddra i lite datablad.

[Elektra]

Rds(on) har jag koll på utan jag är mer orolig för hur stora switch-förlusterna kan bli.
Switch-förlusterna är lite mer knepiga att räkna ut, utan kräver praktisk erfarenhet eller om jag måste göra praktiska försök med och utan MOSFET gate-driver på 500 Hz PWM och 5A.
Hur stor kylytan på kretskortet bör jag ungefär ha för varje MOSFET ? Jag har jättedålig uppfattning vad som kan vara en bra utgångspunkt för detta. typ 1 cm2 eller 10 cm2

[Synesthesia]

Är det bara några hundra Hz blir det inga större switchförluster.

[psynoise]

Kan ju vara värt att kolla på ingångskapacitans också på tänkt MOSFET. Kanske räcker med en överslagsberäkning för att kolla om upp och urladdningstiden blir rimlig. Alternativt köper man några olika MOSFET-typer och kollar med oscilloskop.

[Elektra]

Efter en del tittande i MOSFET's datablad och funderingar, så verkar det som att resistiva effektförlusterna i MOSFET är alltför stora vid V(gs)=3.3V och särskilt om jag vill ha MOSFET max DS-spänning på 60 Volt för att även kunna köra 48V LED-lister och Imax(ds) =10A. Dessa Rds(on)-förluster verkar vara klart större än switchförlusterna.
Jag funderar på att ändå använda gate-drivers med 10 V matning, för att minimera de resistiva förlusterna, typical Rs(on) 5 mohm för en MOSFET som klarar U(ds) = 60 V och I (ds)=10 A
Rs(on) = 5 mohm (med U(G)=10 V) . P= IxIxR 5 st x 5A x 5A x 0.005 ohm = 0,6 Watt resistiva förluster p.g.a. MOSFET Rs(on)
Att köra med 500 Hz är långsamt och nästan som "likström", så jag väljer att köra 10V gatespänning istället för 5V, även om de gate-kapacitiva förlusterna blir 4 gånger större.
Jag får nästan samma förluster på på spolen på några milliohms resistans (LC filter på LED-utgångarna), för att dämpa HF-strålningen av PWM från de långa LED-sladdarna.
Att beräkna R(ds)-switchförlusterna är inte helt lätt....
Sedan tillkommer switch-förlusterna av gate-kapacitansen och MOSFET-drivarna.
Jag hoppas att kunna komma under 2 W effektförluster totalt så att lilla plastlådan som är 40x30x18 mm inte blir för varm.
Det är rätt svårt att göra några givande tester i labbet, så det blir nog att tillverka ett PCB-kort och 3D-printa en plastlåda och testa helt enkelt.
Kommentera gärna om jag tänker fel eller om du hade gjort på annat sätt

[psynoise]

Det låter som du har fått koll på läget. Men generell arbetsgång för ett kraftelektronikprojekt skulle kunna vara:

1. Uppskatta vilken verkningsgrad som behövs. Det vill säga hur mycket effektförlust man kan leva med. En studie kan vara effektresistor i plastlåta och mäta temperaturen. Effektförlusten justerar man enkel med labbaggregrat.
2. Välja krafttransistorer och eventuell kylning.
3. Välja styrning/kontroll-IC.
4. Designa gate-drivning mellan styrning och krafttransistor om det behövs.
5. Testa, börja med låg effekt och gasa på allt eftersom mätningar görs.

[Elektra]

Tack ! Bra tanke med att göra effektmätningar i plastlådan.
Jag testade med 2 Watt i min nästan slutna plastlåda på 40x30x18mm.
Det blev varmt, men inte så varmt som jag trodde, men sedan kom jag på att huvuddelen av värmen kommer nog att ledas bort via kopparsladdarna som plastlådan är ansluten med, via vanliga KF301-skruvplintar.
5 st LED-dimmer-utgångar & 2st plus-ledare & 2 st ledare för power input.
Totalt 9 st kopparledare på minst 0.75 mm2, så kommer kopparledarna kunna led bort en hel del av värmen.
Sedan kan man kanske göra någon liten luftspalt i plastlådan, så man utnyttjar skorstenseffekten.
Som vanligt är värme ett jäkla gissel....
Jag tänkte skjuta lite från höften och börja med att tillverka ett PCB-kort som jag får testa med helt enkelt.
På detta test-PCB-kort, så tänkte jag använda MOSFET-drivers som drivs med 10V och LC-filter på varje utgång.
Tack alla för boll-planks-hjälpen