MOSFETを選択する際、データシートで何を探すべきですか？

LEDストリップに適切なMOSFETを選択するのは、いくつの異なるモデルがあるかを発見するまで簡単だと思いました。

基本的に、12V 6A（MAX）のLEDストリップをPWMで制御できるMOSFETが必要ですが、Vgsを見るたびに、+-20Vなどの数値のために混乱します。（ATtiny13AまたはATtiny85-5Vピン出力）

IRFZ44N、TIP120、STB36NF06Lなど、さまざまなモデルに出くわしました。しかし、彼らが仕事をするかどうかはわかりません。

どのMOSFETを使用する必要があり、これが適切な選択である理由をデータシートでどのように読みますか？

趣味の電子機器は初めてです。

12Vと6Aが出発点として適しています。これは、12Vを超える最大ドレイン-ソース電圧能力を備えたMOSFETが必要であるため、20Vがこのための最小基準になることを示しています。

6Aを切り替えて、最小の電圧降下で切り替えたい場合-リレー接点のように、たとえば0.1オーム以下のRds（on）を探しています。これは、6Aでデバイスに0.6V（オームの法則）の小さな電圧が発生することを意味します。

ただし、6 x 6 x 0.1 W = 3.6Wの電力損失が発生するため、表面実装デバイスを探している場合は、最大0.5Wの低損失をお勧めします。

これは、Rds（on）が0.014オームに近いことを意味します。

これまでのところ、アプリケーションには、0.04オーム以下のオン抵抗で6Aをスイッチングできる20Vトランジスタが必要です。

Vgsはリレーのコイル電圧に「似ています」-FETのBUTを切り替えるためにコイルに印加する必要がある電圧の大きさです。これは直線的なものです。適切にオンにしないでください-オン抵抗が高すぎるため、負荷がかかると暖かくなり、素敵な低抵抗が必要な場合は、1〜2ボルトかかります。

次に、仕様の詳細を調べて、必要な低オン抵抗を保証するためにどれだけ適用する必要があるかを確認する必要があります。これについてもう少し詳しく説明します。

IRFZ44Nは、データシートのフロントページにあります。

Vdss = 55V、Rds（on）= 17.5ミリオーム、Id = 49A

それは表面実装デバイスではないので、発生する熱はそれほど重要ではないので（ヒートシンクを使用する場合）、必要なことを行いますが、より小さなVds（たとえば20V）そして、おそらく抵抗が10ミリオームよりもはるかに小さいものを見つけるでしょう。

2ページの電気的特性を見ると、17.5ミリオームの抵抗では、ゲートに10 Vの駆動電圧が必要であることがわかります（表の3行目下）。この駆動レベル未満であり、発生する熱と同様にオン抵抗が上昇します。

この時点ではもう判断できませんが、ロジックレベルで動作するデバイスを探しているのではないかと思います。その場合、IRFZ44Nは実行しません。

STB36NF06Lはオン抵抗が少し高いですが、仕様はますではゲートの5Vドライブですることが示唆されています-電気的特性（ON）を参照してくださいが、より適切なものを見つけたいと思っています。

これに誘惑されるでしょう。PH2520Uは、ゲート電圧が4.5Vの場合、20V、100A、2.7ミリオームのデバイスです。ロジックレベルが3V3の場合、図9をチェックして、3V3で適切に機能することを確認してください。

最後に考えたこと-負荷をPWMしたいので、周波数が高い場合、ゲート容量がゲートにいくらかの駆動電流を流して、それを素早く上下させることがわかります。オン抵抗をトレードオフして、より低いVgs容量のデバイスを見つけた方がよい場合があります。あなたは今、競馬に夢中です。スイッチング周波数をできる限り低く保つと、5VロジックピンからOKに駆動するはずです。

ロジックレベル出力で使用する場合、最初に言及することは、ほとんどのMOSFETのターンオン電圧が少し高すぎるため、特にデジタルレベル用に設計されたものを選択する必要があることです。基本的に、アプリケーションにドレーン電流を供給する低GATE-SOURCE電圧を探しています。「ロジックレベルパワーMOSFET Nチャネル」を探してください。それは、低いドレイン-ソース抵抗（パワー損失= I ^ 2 * Rを思い出してください）と、必要な電圧で切り替える電流量を処理する能力になります。切り替えます。

特定のゲートソース電圧のドレイン電流を示すグラフを探します。

MOSFETスイッチについて覚えておくべきもう1つのことは、積極的ににオフスイッチをオンにするには、ゲートに電圧をかけます。CHARGEがゲートから確実に削除されるようにするには、ゲートとグランドの間に抵抗（100k-1M0）を追加するか、単に高インピーダンスになるのではなく、出力が入力をグランドにプルするようにします。

推奨事項については、https：//www.sparkfun.com/products/10213をご覧ください。

最初：Digi-Keyカタログの「パラメトリック検索」機能の使用方法と使用方法を学びます。すべてのメーカーで共通のパラメーター（Rdson、Vdsなど）を検索できます。それは素晴らしいです！

2番目：MOSFETは、最高のパフォーマンスを得るためにゲートに10Vのドライブを必要とすることが多く、スイッチング中に（非常に短い時間で）大量の電流を必要とすることがよくあります。それらを遷移ゾーンに長く保持し続けると、それらは熱くなり、失敗します。

したがって、MOSFETと適切なドライバチップを確認することをお勧めします。IRS2301は、5Vまたは3V3の制御信号からMOSFETのゲートに10Vを入力できるMOSFETドライバーチップです（使用しているのは5Vまたは3V3 Arduinoであると仮定します）。さらに、上記の 10V駆動を提供できます。ための主電圧ハイサイドスイッチングですが、この場合は、スイッチングする必要はありません。12V全体をドライバチップの電源に入れる必要があることに注意してください。

データシートを参照すると、ローサイドのみを切り替える場合はハイサイドドライブは必要ありません。図のダイオードとブートストラップコンデンサをスキップできます。

負荷に十分な数のMOSFET（主に十分に低いRdsonを意味する）を見つけたら、価格で買い物をすることができます。ただし、別の有用なパラメーターは、デバイスがより速く切り替わることを意味するため、低ゲート電荷を探しています。ただし、Rdsonが低いほど、必要なゲート電荷が高くなるのが一般的です。

Arduino自体の定格は、1つのピンから25mA（絶対最大40mA）のみです。これは、MOSFETを十分に速く駆動するにはおそらく十分ではありません。6Aの負荷でドライバーチップを使用せずにPWMを実行しようとしましたが、うまく動作しません。Arduinoのピンを焼き切るか、電流制限抵抗を導入して、MOSFETを十分に迅速に駆動しないことになります。

もう1つ心配なことは、最大電圧です。仕様書に20Vと書かれている場合、それはそれを意味します。定格電圧を超えるスパイクが発生する可能性がある誘導性負荷を駆動している場合、MOSFETを強制終了します。ただし、LEDは誘導性が低いため、接続ワイヤのインダクタンスを吸収する小さなコンデンサでおそらくスイッチを安全に保つことができます。

現在、Rdsonが十分に少ない、DigiKeyの在庫が最も安価なデバイスは、シングルで1.50ドルのNXP PSMN1R1-25YLCです。

役に立つと思ったこのビデオを見つけました。質問を読んでいる他の人と共有したいと思いました。

http://www.youtube.com/watch?v=10R0Mrqwjuo