¿Necesitamos una resistencia para descargar el condensador de MOSFET mientras está conectado a MCU?

Tengo un MCU STM32 en casa. Estaba pensando en controlar una carga con este MCU y un MOSFET. Supongamos que este es mi circuito:

imagen1

En este circuito, usamos una resistencia (R2) para descargar la puerta del MOSFET. Ahora veamos la estructura del GPIO dentro del STM32. Aquí hay una imagen:

imagen2

Como puedes ver, hay un NMOS que cuando cambiamos el control de salida a 0, la MCU lo encenderá para conectar la línea a tierra. Ahora la pregunta es: ¿por qué debo usar una resistencia para descargar el capacitor del MOSFET cuando hay un NMOS que puede hacerlo? ¿Siempre necesito poner esta resistencia?

Solo una pregunta de novato totalmente ajena: ¿cuál sería el impacto resultante si eliminara R2el de 100 k ohmios del circuito?
Otro punto con respecto a un pin GPIO flotante (comúnmente entre reiniciar y configurar el GPIO, pero también puede ser común durante la programación y/o depuración, u otro): Es muy posible que el pin flotante haga que el MOSFET esté parcialmente encendido lo que puede provocar la falla de muchos MOSFET utilizados para la conmutación digital.
R2es una resistencia desplegable, pero ¿ R1para qué sirve?
@Cano64 R1 es una resistencia limitadora de corriente. Una puerta mosfet es básicamente un condensador, por lo que tiene 0 resistencia cuando la enciende por primera vez y consumirá una corriente infinita, en teoría, por supuesto. Esto podría quemar los controladores (o pines MCU) si el consumo de corriente es demasiado alto.

Respuestas (3)

Una buena razón es tener esta resistencia para mantener la puerta baja si el pin MCU está en un estado de alta impedancia (por ejemplo, durante el reinicio o después del reinicio hasta que se inicialice el puerto).

(De lo contrario, durante el estado de alta impedancia, podría actuar como una antena y captar algún voltaje que lo encienda)

O si ocurre un error en la MCU (ya sea un error de software o un error de cambio de bit de hardware) para cambiar el pin a un modo de entrada. ¡Improbable, pero posible!
@duskwuff: básicamente estoy de acuerdo, pero si esta es realmente su preocupación, debe encontrar mecanismos de protección adicionales porque tal error también podría hacer que la MCU aumente la salida aunque debería ser baja. Probablemente igual de (improbable), pero posible.
@Curd Esa no es la principal preocupación. Con una salida de MCU baja, el FET está completamente apagado, no fluye corriente, no se disipa energía. Con salida MCU alta, el FET está completamente encendido con Rds bajo. La corriente fluye pero la caída de voltaje sobre el FET es pequeña, por lo que la disipación de energía está bajo control. Con una puerta flotante, el FET puede estar en su región lineal con un Rds moderado. Dependiendo de la carga, esto podría causar que fluya una alta corriente con una gran caída de voltaje, disipando mucha más energía en el FET de la que representa el circuito, destruyéndolo térmicamente.
@marcelem: sí, proteger el MOSFET para que no se encienda a la mitad también puede ser una preocupación; pero si esto es más preocupante que evitar que el MOSFET se encienda completamente cuando se supone que debe estar apagado, depende mucho del contexto (por ejemplo, si el solenoide controla el inicio de un misil nuclear ;-). En ese caso, preferiría destruir el MOSFET; esperemos que no se abra).

Durante el funcionamiento normal no hay necesidad de la resistencia.

Sin embargo, es posible que desee poner el FET en un estado conocido durante el encendido y el reinicio. De lo contrario, en el encendido antes de que la MCU comience a conducir el pin, el FET podría encenderse. Esto podría causar fallas en la salida o, en el peor de los casos (y esto es muy poco probable), dependiendo de qué otros aumentos repentinos de corriente ocurran en el arranque, podría causar que las fuentes de alimentación se apaguen y bloqueen la MCU.

MOSFET funciona según el principio de carga y descarga de la capacitancia (efectiva) entre la puerta y la fuente. Ahora, cuando carga el MOSFET y luego introduce alta impedancia, la carga se retiene (y esto sucede a menudo en los MOSFET de potencia). Cuando la puerta está conectada a tierra a través de una resistencia, esto asegura que la carga residual esté conectada a tierra y que el MOSFET no conduzca. A veces, no usar la resistencia de tierra puede causar resultados erráticos en el sistema y también puede provocar picos de corriente debido a un cortocircuito.

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