Determinación del voltaje de compuerta máximo para un MOSFET de canal N

3

¿Qué consideraciones se deben hacer al seleccionar un MOSFET para una aplicación de conmutación? Tengo un proyecto en el que he estado trabajando y estoy tratando de envolver mi cabeza en torno a los FET.

Básicamente, lo que estoy tratando de hacer es crear una barrera utilizando un MOSFET de canal N entre los 5 V de un conector USB y la entrada de 3,3 V necesaria para uno de los pines digitales en una MCU.

Estoy haciendo esto porque me gustaría recibir una notificación a través de una interrupción siempre que el USB esté conectado o desconectado. La puerta del MOSFET se pone a tierra, por lo que cuando se desconecta el USB, mi entrada no está flotando. Esto es básicamente como se ve mi circuito MOSFET:

Séque\$V_{gs}\$y\$V_{ds}\$sonlosdosvoltajesprincipalescuandosetratadeMOSFET,peronotengoideadecómocalcularlos.Creoque\$V_{gs}\$debeser5V(elUSBaMCU)ymi\$V_{ds}\$debeser3.3V(drenaraMCU).¿Estábien?Siestosnúmerossoncorrectos,¿cómopuedodeterminarsiesteMOSFETpuedemanejarestosvoltajes?

Además,siincluyocualquierresistencialimitadoraactualparaesteMOSFET,el IRLM2402 ? Elegí este MOSFET porque los tenemos en stock.

Sé que podría lograr el mismo resultado utilizando un divisor de voltaje o un traductor de nivel, pero realmente me gustaría usar un MOSFET.

    
pregunta David Freitag

3 respuestas

3

Ya que nadie ha respondido a su pregunta del título, le diré que el Vgs máximo que este transistor puede tolerar se especifica en la primera página de la hoja de datos. Se encuentra en la tabla de "Calificaciones máximas absolutas", listada como "Voltaje de puerta a fuente".

    
respondido por el Joe Hass
3

En primer lugar, está utilizando la fuente como una salida y normalmente será de 1 a 1.5 V por debajo de la puerta (para encender el dispositivo). Eso está bien porque su compuerta cambiará a 5V, pero algunos FET pueden tener un Vgs (umbral) de más de 2 o 3 voltios, lo que significa que es posible que solo vea un nivel lógico de aproximadamente 2 V en la entrada PC0 cuando la alimentación USB esté encendida. / p>

En segundo lugar, necesitas una resistencia para bajar el pin a 0V cuando desaparece la fuente USB, de lo contrario, el pin MCU estará flotando alrededor. Yo sugeriría una resistencia de 10k desde la fuente hasta 0V e intentaría encontrar un FET con un Vgs (umbral) de aproximadamente 1V o menos.

Un mejor circuito es tener la fuente conectada a 0V con 10k en el drenaje a 3V3. Esto asegura que el feto (la mayoría de ellos) cambiará de manera más confiable. La desventaja de esto es que la entrada de interrupción debe invertirse, ¿es posible que esto se haga en el código con bastante facilidad?

    
respondido por el Andy aka
1

No es difícil calcular \ $ V_ {GS} \ $ y \ $ V_ {DS} \ $ en su ejemplo. Pines NMOS:

En tu caso:

  • \ $ V_D = 3.3V \ $
  • \ $ V_G \ $ va a ser \ $ 0V \ $ o \ $ 5V \ $

\ $ V_S \ $ es el único voltaje que no es sencillo. Veamos qué sucede cuando \ $ V_G = 5V \ $:

  • Eche un vistazo a la hoja de datos: \ $ V_ {GS _ {(on)}} \ $ = 0.7V es el voltaje mínimo que debe realizar el transistor
  • Bueno, en su caso, incluso si \ $ V_S \ $ aumentará a un máximo de \ $ 3.3V \ $, \ $ V_ {GS} \ $ no será inferior a \ $ 1.7V \ $
  • Mire la hoja de datos nuevamente: hay una curva de \ $ I_D \ $ en función de \ $ V_ {GS} \ $. Para \ $ V_ {GS} > 1.7V \ $ las corrientes son tremendas cuando \ $ V_ {DS} > 0V \ $
  • Creo que la impedancia de entrada de \ $ PC0 \ $ pin es muy alta, no habrá corrientes altas.

Conclusión: dado que \ $ V_ {GS} \ $ es alto, la única condición para el voltaje Drain-to-Source que tiene sentido es \ $ V_ {DS} \ cong0 \ $. Esto implica \ $ V_S \ cong3.3V \ $.

Cuando \ $ V_G = 0V \ $, y suponiendo que usted agregó una resistencia desplegable a \ $ PC0 \ $ (vea la respuesta de Andy Aka), el transistor está cerrado y \ $ V_S = 0 \ $.

En resumen: Creo que su configuración funcionará.

Una pequeña nota más: para extraer \ $ V_G \ $ a 5V, el pin VBUS del USB debe suministrar 0.5mA; asegúrese de que este sea el caso.

    
respondido por el Vasiliy

Lea otras preguntas en las etiquetas