MOSFETs: Resistencia de puerta a fuente y cálculo de valor de resistencia de puerta [duplicado]

Suposiciones basadas en comentarios: Los tres símbolos de transistores NPN en realidad representan dispositivos NMOS. El voltaje IO usado para impulsar las puertas es 3.3V. El símbolo de transistor PNP en realidad representa un dispositivo PMOS.

Eso es para suposiciones.

Los tres interruptores laterales bajos probablemente estarán bien. Hay dos cosas que me gustaría revisar para asegurarme.

Primero, asegúrese de que el NMOS específico que utiliza esté completamente encendido a 3.3V. Busque que se especifique Rds (activado) a un nivel aceptablemente bajo en Vgs de 3V o 2.7V. Esto no debería ser un problema para encontrar. Para este tipo de cosas, mire Rds (on) no Vgs (th). Porque necesita saber que 3.3V encenderá completamente el transistor. Vgs (th) se especifica a una corriente muy baja.

Segundo, asegúrese de que las señales de IO que controlan las puertas de estos interruptores estén en un voltaje de encendido o apagado bien definido en cualquier momento en que el voltaje de carga esté presente. A veces, los pines IO se activan durante el reinicio o durante el arranque, buscando hardware que no esté presente o algo así. En ocasiones, es posible que las entradas tengan un pullup débil antes de que el código de su aplicación tome el control del procesador. Me he quemado por esto antes. Pero mientras no se impulsen de forma inesperada durante el arranque, no creo que sea necesario agregar resistencias de puerta a fuente. Y de todos modos, las resistencias solo ayudarían al caso de pullup débil. Si la salida es forzada a un estado alto, un despliegue no le ayudará.

Para el interruptor del lado alto del regulador, PODRÍA salirse con solo conducir la compuerta hasta 3.3V si el voltaje más alto en RAW es 3.7V. Sin embargo, si RAW es una batería de ión litio o de polímero de litio, puede llegar a 4.2 V cuando la batería está completamente cargada. Entonces, en ese caso, la mejor opción es agregar una resistencia de puerta a fuente de, digamos, 100k, y un NMOS pequeño (por ejemplo, un BSS138) para bajar la puerta cuando sea necesario. El NMOS será controlado por el GPIO. Alto significa regulador activado y bajo significa regulador apagado. Vea el esquema a continuación.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El BSS138 funcionará bien para encender M1. PMOS M1 necesita tener un Rds aceptable (activado) a Vgs de 2.7V o 3V (como el NMOS). Este circuito no consume energía cuando el regulador está apagado. Cuando el regulador está encendido, la única energía desperdiciada está en los 100k. Probablemente puedas ir a 1M si no puedes tolerar los 100k. Pero si el regulador de refuerzo está habilitado, es probable que no se preocupe por 30 uA o 40 uA en la resistencia de 100k.

Depende de usted. El peligro con resistencias muy altas es que tal vez el PMOS comience a encenderse solo un poco si la fuga de drenaje a la fuente del NMOS se arrastra hacia arriba. Esto es más probable que sea un problema a temperaturas muy altas. Compruebe la hoja de datos para el NMOS. Recuerde, con un pullup de 1M, 1uA = 1V. Es posible que el PMOS no se encienda a 1 V, pero probablemente se encenderá más de lo que desea a 2 V.

Una última cosa. ¿Los dispositivos NMOS necesitan resistencias de compuerta en serie? Probablemente no. Pero para el timbre, ya que planea PWM, mantendría la resistencia de la compuerta allí en caso de que determine que es necesario. Si no es necesario, puede usar un puente de 0 ohmios en lugar de un resistor, y tal vez eliminarlo en una futura revisión de la placa.

1. La resistencia de la Puerta a la Fuente, suponiendo que es la Puerta a la Tierra como Fuente = Tierra, puede ser, en su caso, cualquier cosa entre 100K y 600K. El consumo es insignificante, independientemente del valor que elija para esta resistencia, siempre que sea superior a 100K.
2. Resistencia de la puerta: entre 140 ohmios y 200 ohmios. 100 ohmios también es bueno, pero por lo que leí, 140 ofrece una seguridad completa para el IC y el mosfet. Esta resistencia protege a ambos. Pero una resistencia demasiado alta, como 1K, causará, en su caso, mucha caída de voltaje y un tiempo de aumento demasiado lento para la aplicación PWM. También aquí, el valor exacto no tiene efecto en el consumo.
3. El consumo de la puerta MOSFET aumentará con la frecuencia PWM, especialmente las altas.
4. Asegúrese de que el voltaje máximo de retención de la puerta MOSFET no sea superior a 3V. Si la salida es de 3.3V y el máximo de Vgs (th) es de 4V, tendrá algunos problemas de trabajo de may-or-may-not. Muchos MOSFET tienen un máximo de Vgs (th) de 4V.