La tensión V (GS) del umbral a la fuente para un MOSFET que me gustaría usar aparece como Min 1.5, Typ 1.9 y Max 2.3V. Estoy trabajando con un Teensy3.1 que genera 3V en el pin PWM. ¿Necesito obtener este voltaje en el rango adecuado para este MOSFET, y cómo debo hacer esto?
La hoja de datos del MOSFET se puede encontrar aquí : CSD18534KCS 60V.
No te preocupes. El voltaje de umbral de la puerta es simplemente el nivel requerido para asegurarse de que el dispositivo cambie. En este caso, puede ser tan alto como 2.3 voltios, por lo que su salida PWM de 3 voltios es la correcta.
Esto representa un voltaje de compuerta mínimo que debe aplicar. Para obtener el máximo, consulte la página 1 de la hoja de datos, "Calificaciones máximas". El segundo elemento es Vgs, voltaje de la fuente de la puerta. A +/- 20 voltios, no tienes nada de qué preocuparte.
Definitivamente vale la pena preocuparse por esto.
Sin embargo, el problema que probablemente encontrará es ... no hay suficiente voltaje de fuente de compuerta. Como se muestra en la hoja de datos, la clasificación de Abs MaX para Vgs es de +/- 20V, por lo que no corre el riesgo de destruir el FET de la sobretensión.
Sin embargo, si observa la resistencia ON, RDS (on) la verá especificada para Vgs = 4.5 y 10V. Lo que hará en Vgs = 3V se especifica menos claramente, pero puede obtener alguna idea de las mediciones de Umbral y Transconductancia.
En términos generales, Vgs (th) es el umbral donde la transconductancia comienza a aplicarse, por lo que si tomamos Vgs (th) como 2.3V y Vgs reales como 3V, el dispositivo está funcionando a 0.7V por encima del umbral.
Ahora, la transconductancia se da como (típico) 100A / V a Vds = 30V, y puede ser menor (y eso es probable si Vgs (th) está en el lado alto)., Pero para 0.7V por encima del umbral , eso le permitiría conducir 70A (a Vds = 30V, que es donde la hoja de datos especifica la transconductancia) para una resistencia ON activa de 0.43 ohm.
Esto nos proporciona un punto de datos (pesimista) de aproximadamente 0.4 ohmios de resistencia ON con solo 3V Vgs.
Los gráficos pueden brindarnos más información; veamos la Figura 3: Características de transferencia.
Esto muestra la corriente típica en Vds = 5V. En Vgs = 3V. estas corrientes varían de 20 a más de 30 A según la temperatura, o una resistencia efectiva de 0.25 ohmios hacia abajo; de nuevo, estas son cifras típicas, pero más cercanas a los 0.4ohm estimados superiores a 0.013 ohmios en el caso más desfavorable a Vgs = 0.5V. (NB, no sabemos el Vgs (th) del dispositivo medido para estos gráficos. Si fuera el típico 1.9V, eso haría que las dos estimaciones se acercaran más a la línea)
Consulte también la Figura 7: "Resistencia en el estado frente a Vgs": en Vgs = 3V está justo en la parte superior de la gráfica.
Entonces, utilice cifras presupuestarias de 0,4 ohmios y 0,25 ohmios para la resistencia de estado ENCENDIDO, teniendo en cuenta que ambas son cifras "típicas" en lugar de las peores, y vea qué es la disipación de potencia y la caída de tensión, a su máxima conmutación actual.
Y si la disipación de potencia es demasiado alta para su aplicación, o incluso si está cerca, es probable que deba aumentar el voltaje de la unidad PWM por encima de 3V. O encuentre un FET con especificaciones más apropiadas, como Rds (on) especificado en Vgs = 2.5V o 3V.