Die Gate-Source-Schwellenspannung V(GS) für einen MOSFET, den ich verwenden möchte, ist als Min. 1,5, Typ 1,9 und Max. 2,3 V aufgeführt. Ich arbeite mit einem Teensy3.1, der 3 V am PWM-Pin ausgibt. Muss ich diese Spannung für diesen MOSFET in den richtigen Bereich bringen, und wie soll ich das tun?
Das Datenblatt für den MOSFET finden Sie hier : CSD18534KCS 60V.
Keine Sorgen machen. Die Gate-Schwellenspannung ist einfach der Pegel, der erforderlich ist, um sicherzustellen, dass das Gerät schaltet. In diesem Fall kann der Eingang bis zu 2,3 Volt betragen, sodass Ihr 3-Volt-PWM-Ausgang genau richtig ist.
Dies stellt eine minimale Gate-Spannung dar, die Sie anlegen müssen. Das Maximum finden Sie auf Seite 1 des Datenblatts „Maximale Nennwerte“. Der zweite Punkt ist Vgs, Gate-Source-Spannung. Bei +/- 20 Volt brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen.
Es lohnt sich auf jeden Fall, sich darüber Gedanken zu machen.
Das Problem, das Sie wahrscheinlich finden werden, ist jedoch ... nicht genügend Gate-Source-Spannung. Wie das Datenblatt zeigt, beträgt der Abs MaX-Wert für Vgs +/-20 V, sodass Sie nicht Gefahr laufen, den FET durch Überspannung zu zerstören.
Wenn Sie sich jedoch den ON-Widerstand RDS (on) ansehen, sehen Sie, dass er für Vgs = 4,5 und 10 V angegeben ist. Was es bei Vgs = 3 V tun wird, ist weniger klar spezifiziert, aber Sie können sich eine Vorstellung von den Schwellen- und Transkonduktanzmessungen machen.
Vgs(th) ist grob gesagt der Schwellenwert, ab dem die Transkonduktanz zu gelten beginnt. Wenn wir also Vgs(th) als 2,3 V und tatsächliche Vgs als 3 V annehmen, arbeitet das Gerät bei 0,7 V über dem Schwellenwert.
Jetzt wird die Transkonduktanz mit (typisch) 100 A / V bei Vds = 30 V angegeben und kann niedriger sein (und das ist wahrscheinlich, wenn Vgs (th) auf der hohen Seite liegt). Aber für 0,7 V über dem Schwellenwert wäre dies der Fall Lassen Sie es 70 A leiten (bei Vds = 30 V, wo das Datenblatt die Transkonduktanz angibt) für einen effektiven EIN-Widerstand von 0,43 Ohm.
Dies gibt uns also einen (pessimistischen) Datenpunkt von etwa 0,4 Ohm EIN-Widerstand mit nur 3 V Vgs.
Die Diagramme können uns weitere Informationen liefern – schauen wir uns Abbildung 3 an: Übertragungseigenschaften.
Dies zeigt einen typischen Strom bei Vds = 5 V. Bei Vgs=3V. Diese Ströme reichen je nach Temperatur von 20 bis über 30 A oder einem effektiven Widerstand von 0,25 Ohm nach unten - auch dies sind typische Zahlen, aber näher an der obigen Schätzung von 0,4 Ohm als am schlimmsten Fall von 0,013 Ohm bei Vgs = 0,5 V. (Hinweis: Wir kennen die für diese Diagramme gemessene Vgs(th) des Geräts nicht. Wenn es die typischen 1,9 V wären, würde dies die beiden Schätzungen näher aneinander bringen.)
Siehe auch Abbildung 7: „Einschaltwiderstand gegen Vgs“: Bei Vgs=3 V steht er direkt am oberen Rand des Diagramms.
Verwenden Sie also Budgetwerte von 0,4 Ohm und 0,25 Ohm für den EIN-Zustandswiderstand, wobei zu beachten ist, dass dies eher "typische" als Worst-Case-Werte sind, und sehen Sie, wie hoch die Verlustleistung und der Spannungsabfall bei Ihrem maximalen Schaltstrom sind.
Und wenn die Verlustleistung für Ihre Anwendung zu hoch oder sogar nahe daran ist, müssen Sie wahrscheinlich die PWM-Antriebsspannung auf über 3 V erhöhen. Oder finden Sie einen FET mit besser geeigneten Spezifikationen, wie z. B. Rds(on) spezifiziert bei Vgs=2,5 V oder 3 V.
CL.