¿Por qué aumentar el voltaje de la puerta más allá de los límites "razonables" no es ventajoso en los MOSFET de potencia?

¿Por qué ellos (los fabricantes) se restringen a +10 V mientras cotizan Rds (encendido)?

Razones en contra

• Si opera este MOSFET a altas velocidades, apagar el MOSFET requiere descargar la capacitancia GS de 2,45 nF desde casi 30 voltios hasta menos de 3,0 voltios ($V_{GS(THRESHOLD)}$) y eso puede ralentizar significativamente la conmutación si no utiliza un controlador de puerta potente.
• ¿Por qué molestarse en especificar 20 voltios o 30 voltios cuando los gráficos de la hoja de datos pueden decirle cuál es la mejora probable en$R_{DS(ON)}$está en niveles de conducción más altos como 15 voltios. Es cierto que no son 30 voltios, pero las ganancias que se obtendrán son escasas o pequeñas: -

• puedes estimar$R_{DS(ON)}$(a voltajes GS más altos) con un grado razonable de precisión usando los gráficos en la hoja de datos
• Es una práctica común usar 10 voltios como nivel de control de referencia para que se pueda hacer una comparación fácil con otros MOSFET.

¿Hay un puesto de retorno decreciente +10V?

Mire los gráficos anteriores: diría que hubo un rendimiento decreciente significativo. Recuerde también que este dispositivo está destinado a aplicaciones de alta frecuencia, por lo que es un compromiso sobre la fuerza con la que maneja el MOSFET (pérdidas de conducción) versus la rapidez con la que puede conducirlo de un estado a otro (pérdidas de conmutación): -

¿Hay algo de lo que deba preocuparme si conduzco Vgs a +15V o +20V?

Tendría que tener buenas razones para querer superar este gráfico en la hoja de datos: -

Inicialmente, podría considerar un nivel de accionamiento GS de 15 voltios, pero también sería consciente de que si la temperatura de la unión del MOSFET aumenta hasta los 175 °C, podría requerir una corriente de drenaje excesiva en algunas circunstancias. Entonces, probablemente terminaría restringiendo mi nivel de manejo a 12 voltios al final.

Las personas manejan habitualmente a 12-15 V para dar cierto margen para que la tapa de arranque se descargue en la transmisión de puerta lateral alta. Sin embargo, 20 V es el límite nominal de muchos dispositivos y combinado con el timbre de la puerta es demasiado cerca para su comodidad.

Su dispositivo que tiene una clasificación máxima de 30 V es inusual y está en el extremo superior. Tradicionalmente ha sido de 20V.

Los grandes voltios de puerta pueden reducir las pérdidas de conducción a altas corrientes. Esto puede reducir ligeramente las temperaturas de unión. Hay que tener cuidado porque el voltaje que ve el tinte semiconductor puede ser mayor que los voltios de accionamiento que ha generado y medido en el osciloscopio. Si ve un timbre en su alcance, es una advertencia de que esto podría estar sucediendo y que el mosfet podría tener una vida corta. Si está ejecutando alta frecuencia con una unidad de onda cuadrada que no es poco común, tenga en cuenta la disipación de energía de la puerta dentro de la resistencia de propagación de la puerta del mosfet. Seguro que su controlador desperdicia más energía, pero las clasificaciones de potencia de la puerta son mucho más bajas que las clasificaciones de potencia total. De hecho, en la región de MHz, los 10 voltios nominales pueden ser demasiado altos.

El fabricante podría haber presumido un Rds(on) más bajo si hubiera cotizado a un Vgs más alto.

Pero luego tendría que usar un circuito de controlador de puerta que pueda proporcionar esos + 30 V Vgs para cumplir con los requisitos del fabricante. Dichos controladores de compuerta son más costosos que los más comunes de 5-15 V, y la mejora en Rds (encendido) será marginal y probablemente no justifique este costo adicional. Por lo tanto, preferiría elegir un MOSFET que tenga un Rds(on) aceptable con un Vgs más bajo especificado en la hoja de datos.

Además, querrá un margen de seguridad entre los Vgs que aplica a un MOSFET y los Vgs (máx.). Conducir cerca de Vgs (máx.) también significará que el suministro de voltaje (típicamente una bomba de carga para el lado alto) tendrá que ser más preciso y, por lo tanto, más costoso, y tendrá que tener mucho cuidado con el timbre, porque un pequeño El margen de seguridad significa que incluso una pequeña inestabilidad podría matar los FET.