Quiero controlar un MOSFET de canal N desde una fuente de alimentación de 3 V.
El problema es que tengo dificultades para entender cómo saber el valor mínimo de V gs que se debe aplicar para que el MOSFET esté saturado. Por ejemplo, ¿qué pasa con el MOSFET CSD19501KCS (80 V N-Channel NexFET)?
La primera indicación de qué tan bajos Vgs puede aplicar es el Vgs-th (voltaje de umbral de fuente-puerta)
Enestecaso,Vgs-thes3.2V(valormáximo),porloquecualquiercosapordebajodeesoesunnogo.TambiéntengaencuentaqueVgs-thseespecificaparaVGS=VDSeID=250uA,porloquecuandoapliqueVgs=3.2V,obtendráunacaídadevoltajeigualatravésdelafuentededrenajeconunacorrientededrenajedesolo250uA,enotraspalabras,realmentenopuedeusarelmosfetconeseVgsbajo.
ParaencontrarunVgsadecuado,debeverificarelgráficoVgsvsRds-onyencontrarunvalorapropiadodesesgodefuentedeentradaquetengaunaresistenciadefuentededrenajelosuficientementebajaparasuaplicación.
Tudispositivoespecíficotieneestegráfico
por lo que lo más bajo que puedes ir es que Vgs = 4.5V tiene una resistencia de aproximadamente 18 \ $ m \ Omega \ $ (valores estimados).
Hay otro gráfico desde donde puedes obtener información.
El gráfico es para V DS = 5V, por lo que para Vgs = 3.9V, el Rds-on será 5V / 20A = 0.25 Ohm, si ese nivel de resistencia se adapta a su aplicación, entonces puede usar un Vgs tan bajo, pero para obtener lo mejor del dispositivo específico, necesita ir más alto.
La especificación para ese FET no cubre adecuadamente el uso con un voltaje de compuerta de 3 voltios. Si encuentra otro dispositivo, busque el gráfico de la corriente de la fuente de drenaje frente al voltaje de la fuente de drenaje. Habrá varias curvas en el gráfico y cada una estará a un voltaje de compuerta en particular.
El FET que destacó tiene este gráfico, pero el voltaje más bajo de la puerta es de 6 voltios y esto me dice que es poco probable que sea adecuado para una entrega de energía significativa con un controlador de 3 voltios a la puerta. La imagen de abajo es para otro FET, pero este gráfico será similar en todas las hojas de datos del fabricante: -
Observe las líneas rojas que he agregado (para otra respuesta hace unas semanas). A una tensión de entrada de 3.3 V, puede esperar que la caída de voltaje en el FET sea de 0.15 V cuando fluye 1 A. A 2 A, se esperaría una caída de voltios de aproximadamente 0,3 V. Debe decidir cuál es su carga de drenaje para poder elegir los puntos de la curva que sean relevantes.
Como un número rápido y único para buscar, intente buscar las mascotas que tienen un voltaje de umbral de voltaje de puerta inferior a 2 voltios y, preferiblemente, inferior a 1,5 voltios. El parámetro se llama
\ $ V_ {GS (umbral)} \ $
Has obtenido un par de respuestas muy buenas sobre el comportamiento típico. Aquí hay algunos puntos (quizás tl; dr , pero puede saltar a la línea inferior).
Si está interesado en diseñar algo que se garantiza que funcione, también debe buscar los números garantizados. Como interruptor, su interés probablemente estará en la cantidad de voltaje que se necesita para encenderlo (para una definición dada de "encendido") y cuán bajo debe estar el voltaje antes de que se garantice que esté apagado. Esas garantías se especifican generalmente de dos maneras diferentes. El \ $ V_ {GS (th)} \ $ es más una garantía de dónde está (en su mayoría) 'off', especificado a 250uA en el caso de su MOSFET, pero donde \ $ V_ {GS (th) MAX} \ $ se da (el motor de búsqueda de Digikey) es un proxy utilizable. El voltaje en el que se especifica \ $ R_ {DS (encendido)} \ $ le indica en qué voltaje el fabricante lo prueba para la condición de "encendido" (puede haber más de un punto especificado). En el caso del CSD19501KCS, se especifica a 6V y 10V.
Los gráficos son solo una guía, mientras que los límites en \ $ V_ {GS (th)} \ $ y \ $ R_ {DS (on)} \ $ (no los números típicos) son garantías (a temperaturas específicas) .
Puede usar los gráficos para interpolar y estimar cuáles podrían ser los límites en otras condiciones, pero en general no debería no depender de los números típicos o los gráficos típicos (solo).
Cuando está utilizando motores de búsqueda paramétricos, un interruptor que puede ayudar a detectar MOSFET adecuados para unidades de voltaje más bajo es "Nivel lógico". Sin duda, \ $ V_ {GS (th)} \ $ puede ayudarlo a señalar las hojas de datos para verificar el (los) voltaje (s) en que se especifica \ $ R_ {DS (on)} \ $. La búsqueda de MOSFET con un valor de \ $ BV_ {DS} \ $ muy bajo por lo general producirá piezas con un voltaje de puerta bajo.
Desafortunadamente, lo contrario del último punto también es cierto, es raro encontrar un MOSFET alto - \ $ BV_ {DS} \ $ con una puerta de "nivel lógico". En tales casos, es posible que tenga que generar un voltaje de compuerta más alto (10V es muy común para MOSFET de alto voltaje). El \ $ R_ {DS (activado)} \ $ de MOSFET de alto voltaje también es peor para el alto \ $ BV_ {DS} \ $ (el tamaño del troquel es similar), por lo que puede haber un costo real para establecer la especificación para \ $ BV_ {DS} \ $ mucho más alto de lo necesario (a diferencia de los BJT donde no hay un efecto tan fuerte).
Eché un vistazo rápido y no vi ningún MOSFET de 80V o mejor calificados con 75A o mejores Id. que fueran confiables para una unidad de 3V. NXP tiene una serie de modelos automotrices con unidad de 5 V, pero aun así no están ampliamente disponibles de múltiples fuentes, y están dirigidos al mercado automotor de 42 V, que parece un poco dudoso (los mercados pueden ser volubles).
Línea inferior: si no puede relajar las identificaciones y las clasificaciones de \ $ BV_ {DS} \ $, sugiero aumentar la tensión de la compuerta a 10V.