МОП-транзистор и источник питания 3 В

Я хочу управлять N-канальным МОП-транзистором от источника питания 3 В.

Дело в том, что мне трудно понять, как узнать минимальное значение V _gs, которое нужно применить для насыщения MOSFET. Например, как насчет MOSFET CSD19501KCS (80 В N-канальный NexFET)?

Первым признаком того, насколько низкими Vgs вы можете подать, является Vgs-th (пороговое напряжение затвор-источник)

В этом случае значение Vgs-th составляет 3,2 В (максимальное значение), поэтому все, что ниже, не пойдет. Также обратите внимание, что Vgs-th задано для V _GS = V _DS и I _D = 250 мкА, поэтому при применении Vgs = 3,2 В вы получите равное падение напряжения на источнике стока с током стока всего 250 мкА, в Другими словами, вы не можете использовать Mosfet с такими низкими Vgs.

Чтобы найти правильные Vgs, вы должны проверить график Vgs vs Rds-on и найти подходящее значение смещения затвор-исток, у которого сопротивление сток-исток достаточно низкое для вашего приложения.

Ваше конкретное устройство имеет этот график

поэтому самое низкое значение, которое вы можете получить, это Vgs = 4,5 В в течение 18 $m\Omega$ сопротивление (расчетные значения).

Есть еще один график, где вы можете получить информацию.

График для V _DS = 5 В, поэтому для Vgs = 3,9 В Rds-on будет 5 В / 20 А = 0,25 Ом, если этот уровень сопротивления подходит вашему приложению, вы можете использовать Vgs, которые низкие, но чтобы получить лучшее из конкретное устройство, вам нужно идти выше.

Спецификация для этого полевого транзистора не покрывает использование при напряжении затвора 3 вольт. Если вы найдете другое устройство, посмотрите на график зависимости тока стока источника от напряжения источника стока. На графике будет несколько кривых, каждая из которых будет иметь определенное напряжение на затворе.

Полевой транзистор, который вы выделили, имеет этот график, но самое низкое напряжение затвора составляет 6 вольт, и это говорит мне, что оно вряд ли подойдет для какой-либо значимой подачи энергии с 3-вольтным приводом на затвор. Изображение ниже для другого FET, но этот график будет аналогичным во всех паспортах производителя: -

Обратите внимание на красные линии, которые я добавил (для другого ответа несколько недель назад). При напряжении затвора 3,3 В вы можете ожидать, что падение напряжения на полевом транзисторе составит 0,15 В при потоке 1 А. При 2 А можно ожидать падения напряжения примерно на 0,3 В. Вам необходимо решить, какова ваша нагрузка на слив, чтобы вы могли выбрать соответствующие точки на кривой.

В качестве быстрого единственного числа для поиска попробуйте поискать фаты, которые имеют пороговое напряжение напряжения затвора менее 2 вольт и предпочтительно менее 1,5 вольт. Параметр называется

$V_{GS(threshold)}$

Вы получили пару очень хороших ответов о типичном поведении. Вот некоторые (возможно, tl; dr - но вы можете пропустить до нижней строки) точки.

Если вы заинтересованы в разработке чего-то, что гарантированно будет работать, вы также должны искать гарантированные числа. В качестве переключателя ваш интерес, вероятно, будет заключаться в том, какое напряжение необходимо для его включения (для данного определения «вкл.») И как низкое напряжение должно быть до того, как оно гарантированно будет отключено. Эти гарантии обычно указываются двумя разными способами. $V_{GS(th)}$ это больше гарантия того, где он (в основном) «выключен», установленный на 250 мкА в случае вашего MOSFET, но где $V_{GS(th)MAX}$дается (поисковая система Digikey) это полезный прокси. Напряжение при котором$R_{DS(on)}$указано, указывает, какое напряжение производитель проверяет при условии «включено» (может быть указано более одной точки). В случае CSD19501KCS он указан на 6 В и 10 В.

Графики являются лишь ориентировочными, тогда как ограничения на $V_{GS(th)}$ а также $R_{DS(on)}$ (не типичные цифры) являются гарантиями (при определенных температурах).

Вы можете использовать графики для интерполяции и оценки того, какими могут быть пределы при других условиях, но в целом вы не должны зависеть от типичных чисел или типовых графиков (в одиночку).

Когда вы используете параметрические поисковые системы, один переключатель, который может помочь обнаружить MOSFET, подходящий для привода с более низким напряжением, - это «Логический уровень». $V_{GS(th)}$ безусловно, может помочь вам указать таблицы данных для проверки напряжения, которое $R_{DS(on)}$указано в. Поиск полевых МОП-транзисторов с очень низким рейтингом$BV_{DS}$ обычно дает детали, рассчитанные на низкое напряжение затвора.

К сожалению, противоположность последней точке также верна, редко можно найти$BV_{DS}$МОП-транзистор с «логическим уровнем» ворот. В таких случаях вам, возможно, придется генерировать более высокое напряжение затвора (10 В очень распространено для высоковольтных полевых МОП-транзисторов). $R_{DS(on)}$ высоковольтных МОП-транзисторов также хуже для высоких $BV_{DS}$ (размер кристалла одинаковый), поэтому может потребоваться реальная стоимость установки спецификации для $BV_{DS}$ намного выше, чем необходимо (в отличие от BJT, где нет такого сильного эффекта).

Я бросил быстрый взгляд и не увидел никаких полноприводных МОП-транзисторов на 80 В или выше с идентификаторами на 75 А или более, которые были бы надежно подходящими для привода на 3 В. У NXP есть ряд автомобильных моделей с 5-вольтовым приводом, но, тем не менее, они не доступны широко из разных источников, и они нацелены на автомобильный рынок 42 В, который кажется немного сомнительным (рынки могут быть непостоянными).

Итог: если вы не можете расслабиться идентификаторы и $BV_{DS}$ рейтинги, я предлагаю повысить напряжение на затворе до 10 В.