El voltaje de umbral de puerta a fuente V (GS) para un MOSFET que me gustaría usar aparece como Min 1.5, Typ 1.9 y Max 2.3V. Estoy trabajando con un Teensy3.1 que emite 3V en el pin PWM. ¿Necesito obtener este voltaje en el rango adecuado para este MOSFET y cómo debo hacerlo?
La hoja de datos del MOSFET se puede encontrar aquí : CSD18534KCS 60V.
No es para preocuparse. El voltaje de umbral de la puerta es simplemente el nivel requerido para asegurarse de que el dispositivo cambie. En este caso, puede ser tan alto como 2,3 voltios, por lo que su salida PWM de 3 voltios es casi correcta.
Esto representa un voltaje de puerta mínimo que debe aplicar. Para conocer el máximo, consulte la página 1 de la hoja de datos, "Calificaciones máximas". El segundo elemento es Vgs, voltaje de fuente de puerta. A +/- 20 voltios, no tienes de qué preocuparte.
Definitivamente vale la pena preocuparse por esto.
Sin embargo, el problema que probablemente encontrará es... no hay suficiente voltaje de fuente de compuerta. Como muestra la hoja de datos, la clasificación Abs MaX para Vgs es de +/-20 V, por lo que no corre peligro de destruir el FET por sobretensión.
Sin embargo, si observa la resistencia ON, RDS (encendido), verá que está especificado para Vgs = 4.5 y 10V. Lo que hará en Vgs=3V se especifica con menos claridad, pero puede obtener una idea de las mediciones de umbral y transconductancia.
En términos generales, Vgs(th) es el umbral en el que comienza a aplicarse la transconductancia, por lo que si tomamos Vgs(th) como 2,3 V y Vgs real como 3 V, el dispositivo está funcionando a 0,7 V por encima del umbral.
Ahora la transconductancia se da como (típica) 100A/V a Vds=30V, y puede ser más baja (y eso es probable si Vgs(th) está en el lado alto). Pero para 0.7V por encima del umbral, eso sería permita que conduzca 70 A (a Vds = 30 V, que es donde la hoja de datos especifica la transconductancia) para una resistencia de encendido efectiva de 0,43 ohmios.
Entonces, esto nos da un punto de datos (pesimista) de aproximadamente 0.4 ohmios de resistencia en ON con solo 3V Vgs.
Los gráficos pueden brindarnos más información; veamos la Figura 3: Características de transferencia.
Esto muestra una corriente típica en Vds=5V. En Vgs=3V. estas corrientes varían de 20 a más de 30 A dependiendo de la temperatura, o una resistencia efectiva de 0,25 ohmios hacia abajo; nuevamente, estas son cifras típicas, pero más cercanas a la estimación de 0,4 ohm anterior que al peor caso de 0,013 ohm en Vgs = 0,5 V. (Nota: no conocemos el Vgs(th) del dispositivo medido para estos gráficos. Si fuera el típico 1.9V, eso acercaría las dos estimaciones a la línea)
Consulte también la Figura 7: "Resistencia en estado activo frente a Vgs": en Vgs = 3 V, está justo en la parte superior del gráfico.
Por lo tanto, utilice cifras presupuestarias de 0,4 ohmios y 0,25 ohmios para la resistencia en estado ENCENDIDO, tenga en cuenta que ambas son cifras "típicas" en lugar de las peores, y vea cuáles son la disipación de energía y la caída de voltaje, en su máxima corriente de conmutación.
Y si la disipación de energía es demasiado alta para su aplicación, o incluso cercana, entonces probablemente necesite aumentar el voltaje de la unidad PWM por encima de 3V. O encuentre un FET con especificaciones más apropiadas, como Rds (encendido) especificado en Vgs = 2.5V o 3V.
CL.