Пороговое напряжение от затвора до истока V(GS) для полевого МОП-транзистора, которое я хотел бы использовать, указано как мин. 1,5, тип. 1,9 и макс. 2,3 В. Я работаю с Teensy3.1, который выдает 3 В на выводе ШИМ. Нужно ли мне получить это напряжение в правильном диапазоне для этого полевого МОП-транзистора и как мне это сделать?
Техническое описание MOSFET можно найти здесь : CSD18534KCS 60V.
Не беспокоиться. Пороговое напряжение затвора — это просто уровень, необходимый для обеспечения переключения устройства. В этом случае входное напряжение может достигать 2,3 вольта, так что ваш 3-вольтовый выход ШИМ будет почти правильным.
Это представляет собой минимальное напряжение затвора, которое необходимо применить. Максимальные значения см. на стр. 1 технического описания «Максимальные рейтинги». Второй элемент — Vgs, напряжение затвор-исток. При +/- 20 вольт вам не о чем беспокоиться.
Определенно стоит побеспокоиться об этом.
Однако проблема, которую вы, вероятно, обнаружите, заключается в... недостаточном напряжении затвор-исток. Как показано в техническом описании, номинал Abs MaX для Vgs составляет +/-20 В, поэтому вам не грозит выход из строя полевого транзистора из-за перенапряжения.
Однако, если вы посмотрите на сопротивление в открытом состоянии, RDS(on), вы увидите, что оно указано для Vgs=4,5 и 10 В. Что он будет делать при Vgs=3V, менее ясно, но вы можете получить некоторое представление из измерений Threshold и Transconductance.
Грубо говоря, Vgs(th) — это порог, при котором начинает действовать крутизна, поэтому, если мы возьмем Vgs(th) за 2,3 В, а фактическое Vgs за 3 В, устройство будет работать на 0,7 В выше порога.
Теперь крутизна дается как (типичная) 100 А/В при Vds = 30 В, и она может быть ниже (и это вероятно, если Vgs (th) находится на высокой стороне). Но для 0,7 В выше порога это будет позволяют ему проводить 70 А (при Vds = 30 В, где в техническом описании указана крутизна) для эффективного сопротивления в открытом состоянии 0,43 Ом.
Таким образом, это дает нам одну (пессимистическую) точку данных с сопротивлением во включенном состоянии около 0,4 Ом и напряжением всего 3 В Vgs.
Графики могут дать нам больше информации — давайте посмотрим на Рисунок 3: Передаточные характеристики.
Это показывает типичный ток при Vds=5V. При Vgs=3В. эти токи варьируются от 20 до более чем 30 А в зависимости от температуры или эффективного сопротивления ниже 0,25 Ом - опять же, это типичные цифры, но они ближе к расчетному значению 0,4 Ом выше, чем к 0,013 Ом в наихудшем случае при Vgs = 0,5 В. (Обратите внимание, что мы не знаем Vgs(th) устройства, измеренного для этих графиков. Если бы это были типичные 1,9 В, это приблизило бы две оценки к одной)
См. также Рисунок 7: «Сопротивление во включенном состоянии в зависимости от Vgs»: при Vgs=3 В оно находится сразу за вершиной графика.
Поэтому используйте бюджетные цифры 0,4 Ом и 0,25 Ом для сопротивления во включенном состоянии, отметив, что они являются «типичными», а не наихудшими значениями, и посмотрите, каковы рассеиваемая мощность и падение напряжения при вашем максимальном токе переключения.
И если рассеиваемая мощность слишком велика для вашего приложения или даже близка к ней, то вам, вероятно, необходимо увеличить напряжение привода ШИМ выше 3 В. Или найдите полевой транзистор с более подходящими характеристиками, такими как Rds(on), указанный при Vgs=2,5 В или 3 В.
кл.