Перейти к содержанию

IRLML6244 и IRLML2502 — N-канальные MOSFET логического уровня в SOT-23

IRLML6244 и IRLML2502 — N-канальные HEXFET в корпусе SOT-23 (Micro3), у которых сопротивление канала нормировано уже при 2,5 В на затворе. Это ключи для плат на 3,3 и 5 В: ленты, моторчики, нагрузка по питанию, до единиц ампер без радиатора. Параметры, распиновка, расчёт нагрева и сравнение с 2N7000, AO3400A и Si2302 — по даташитам International Rectifier (Infineon).

Обновлено Редакция GAW

IRLML6244 и IRLML2502 — N-канальные MOSFET International Rectifier (сейчас Infineon) в корпусе SOT-23, который IR называет Micro3. Оба на 20 В, оба с логическим уровнем затвора: сопротивление канала нормировано при 4,5 и 2,5 В, поэтому их открывают прямо выводом микроконтроллера на 3,3 или 5 В. IRLML6244 (даташит 2012 года) — новее и вдвое «ниже» по сопротивлению; IRLML2502 (даташит 2014 года, маркировка действует для выпуска с 2001 года) — его предшественник, которого много в готовых модулях. Как построить ключ и считать затвор — в статье «Ключ на MOSFET».

Коротко

Напряжение сток–исток
20 В у обоих
Затвор–исток
не больше ±12 В у обоих
RDS(on) при 4,5 В, макс.
21 мОм (IRLML6244, 6,3 А) и 45 мОм (IRLML2502, 4,2 А)
RDS(on) при 2,5 В, макс.
27 мОм (IRLML6244, 5,1 А) и 80 мОм (IRLML2502, 3,6 А)
Ток стока при 25 °C
6,3 А и 4,2 А; импульсный 32 и 33 А
Заряд затвора Qg, тип.
8,9 нКл при 4,5 В и 8,0 нКл при 5 В

Распиновка

По рисункам на первых страницах обоих даташитов:

Вывод SOT-23НазваниеНазначение
1Gзатвор
2Sисток
3Dсток — одиночный вывод на противоположной стороне корпуса; к нему припаяна увеличенная площадка выводной рамки Micro3, через неё уходит тепло

Порядок совпадает с Si2302, AO3400A и BSS138 и с 2N7002, так что посадочное место общее. Маркировки на корпусе в даташитах не приведены.

Параметры

Из таблиц Absolute Maximum Ratings, Thermal Resistance и Electrical Characteristics при TJ = 25 °C. У IRLML6244 ток стока нормирован при 10 В на затворе, у IRLML2502 — при 4,5 В; тепловое сопротивление у первого измерено на плате с медью 1 кв. дюйм, у второго — на FR-4 при импульсе до 5 с, поэтому цифры 100 °C/Вт не вполне сопоставимы.

ПараметрIRLML6244TRPbFIRLML2502PbF
VDS20 В20 В
VGS, предельно±12 В±12 В
ID при TA = 25 °C6,3 А (VGS = 10 В)4,2 А (VGS = 4,5 В)
ID при TA = 70 °C5,1 А3,4 А
Импульсный ток IDM32 А33 А
Мощность PD при 25 / 70 °C1,3 / 0,80 Вт1,25 / 0,8 Вт
RθJA100 °C/Вт макс. (1 кв. дюйм меди); 99 °C/Вт при t < 10 с75 °C/Вт тип., 100 макс. (FR-4, t ≤ 5 с)
RDS(on) при VGS = 4,5 В16 мОм тип., 21 мОм макс. при 6,3 А35 мОм тип., 45 мОм макс. при 4,2 А
RDS(on) при VGS = 2,5 В22 мОм тип., 27 мОм макс. при 5,1 А50 мОм тип., 80 мОм макс. при 3,6 А
Порог VGS(th)0,5–1,1 В (0,9 тип.) при ID = 10 мкА0,6–1,2 В при ID = 250 мкА; −3,2 мВ/°C
Крутизна gfsне меньше 17 См (10 В, 6,3 А)не меньше 5,8 См (10 В, 4,0 А)
Утечка стока IDSS1 мкА при 16 В; 150 мкА при 125 °C1 мкА при 16 В; 25 мкА при 70 °C
Qg / Qgs / Qgd, тип.8,9 / 0,68 / 4,4 нКл (VGS = 4,5 В, VDS = 10 В, 6,3 А)8,0 (12 макс.) / 1,8 / 1,7 нКл (VGS = 5,0 В, VDS = 10 В, 4,0 А)
td(on) / tr / td(off) / tf, тип.4,9 / 7,5 / 19 / 12 нс (10 В, 1 А, RG = 6,8 Ом, VGS = 4,5 В)7,5 / 10 / 54 / 26 нс (10 В, 1 А, RG = 6 Ом, VGS = 5 В)
Ciss / Coss / Crss, тип.700 / 140 / 98 пФ при 16 В, 1 МГц740 / 90 / 66 пФ при 15 В, 1 МГц
Диод исток–сток: IS / VSD1,3 А / до 1,2 В при 6,3 А1,3 А / до 1,2 В при 1,3 А

Температура кристалла у обоих −55…150 °C. Пороги измерены при разных токах — 10 мкА у IRLML6244 и 250 мкА у IRLML2502, — так что сравнивать их напрямую нельзя; в обоих случаях это напряжение, при котором канал только начинает проводить, а не рабочее — статья о пороговом напряжении. Ток 6,3 А у IRLML6244 указан для 10 В на затворе, хотя RDS(on) нормировано лишь до 4,5 В; при 2,5 В условия измерения ограничивают ток 5,1 А.

Нагрев: расчёт на 1 и 3 А

Потери в открытом ключе — P = I² · RDS(on), перегрев — P · RθJA. По максимальным значениям при 25 °C (наш расчёт):

Ток, VGSIRLML6244IRLML2502
1 А, 4,5 В21 мВт → +2 °C45 мВт → +5 °C
1 А, 2,5 В27 мВт → +3 °C80 мВт → +8 °C
3 А, 4,5 В0,19 Вт → +19 °C0,41 Вт → +41 °C
3 А, 2,5 В0,24 Вт → +24 °C0,72 Вт → +72 °C

Перегрев взят при 100 °C/Вт, то есть на плате с медной площадкой под стоком; на узкой дорожке тепловое сопротивление выше. Сопротивление канала растёт с температурой (рис. 4 обоих даташитов — нормированная зависимость), поэтому при 3 А и 2,5 В IRLML2502 уходит за 100 °C, а IRLML6244 остаётся тёплым. Ток 1 А от 3,3-вольтового микроконтроллера оба держат без вопросов. Для ШИМ на десятках килогерц важен заряд затвора: 8–9 нКл от вывода на 20 мА перезаряжаются примерно за 0,45 мкс (наш расчёт) — резистор в затвор и его расчёт описаны в ответе «Как подключить MOSFET к Arduino?».

Сравнение с другими SOT-23 и TO-92

ТранзисторVDSVGS макс.RDS(on) при 4,5 ВRDS(on) при 2,5 ВID при 25 °C
IRLML624420 В±12 В21 мОм27 мОм6,3 А
IRLML250220 В±12 В45 мОм80 мОм4,2 А
AO3400A30 В±12 В32 мОм48 мОм5,7 А
Si230220 В±8 В57 мОм75 мОм2,6 А
BSS13850 В±20 В6 Омне нормировано0,22 А
2N7000, BS17060 В±20 Вдо 5,3 Ом при 4,5 В (2N7000); до 5 Ом при 10 Вне нормировано0,2–0,5 А

Значения соседей — с их карточек. Картина простая: IRLML6244 — самый низкоомный из ходовых SOT-23 на 20 В, но именно 20 В и ограничивают: для 24-вольтовых цепей с выбросами нужен AO3400A на 30 В или транзистор в TO-220. 2N7000 и BS170 — другой класс: 60 В, сотни миллиампер и порог до 3 В, ключ для сигналов и реле, а не для ампер. Если затвор управляется от 12 В, IRLML6244 и IRLML2502 на пределе, Si2302 уже недопустим.

Частые ошибки

  • Затвор от 12–15 В. Предел ±12 В; от драйверов с VCC = 15 В затвор пробивается. Для таких схем — транзисторы с ±20 В.
  • Шина 24 В. Пробой 20 В без запаса на выбросы индуктивной нагрузки; с диодом параллельно нагрузке всё равно тесно.
  • Ток «по даташиту» 6,3 А без меди. Это значение на площадке 1 кв. дюйм при 25 °C; на узкой дорожке рассчитывайте на 2–3 А.
  • Открытый затвор. Порог от 0,5 В: наводки приоткрывают канал. Резистор 10–100 кОм с затвора на исток обязателен.
  • Индуктивная нагрузка без диода. Встроенный диод рассчитан на 1,3 А, а не на энергию выброса; диод параллельно обмотке обязателен.
  • Высокая сторона. В плюсовом проводе N-каналу нужен затвор выше питания — для 3,3–5 В удобнее P-канальные AO3401A или BSS84.

Другие транзисторы — в разделе «Транзисторы».

Частые вопросы

Какая распиновка у IRLML6244 и IRLML2502?

Стандартная для SOT-23 по обоим даташитам: вывод 1 — затвор G, вывод 2 — исток S, вывод 3 (одиночный, на противоположной стороне) — сток D. Такой же порядок у Si2302, AO3400A, BSS138 и 2N7002, поэтому на плате они взаимозаменяемы по посадочному месту.

Откроется ли IRLML6244 от 3,3 В?

Да, и с запасом: сопротивление канала нормировано при 2,5 В — не больше 27 мОм при токе 5,1 А, а при 4,5 В — 21 мОм при 6,3 А. Порог VGS(th) — от 0,5 до 1,1 В при токе всего 10 мкА, так что ноль на затворе должен быть чистым: помеха в 1 В уже приоткроет канал.

Чем IRLML6244 лучше IRLML2502?

Вдвое меньшим сопротивлением канала при тех же 20 В и корпусе: 21 против 45 мОм при 4,5 В и 27 против 80 мОм при 2,5 В, и большим током — 6,3 против 4,2 А. При 3 А и 2,5 В на затворе IRLML2502 рассеивает 0,72 Вт против 0,24 Вт у IRLML6244 (наш расчёт по максимальным RDS(on) при 25 °C). IRLML2502 — более старая модель; в новых схемах выбирают IRLML6244, если хватает 20 В.

Можно ли управлять IRLML6244 от драйвера на 12–15 В?

От 12 В — на пределе, от 15 В — нет: напряжение затвор–исток ограничено ±12 В у обоих транзисторов. Драйверы вроде IR2104 или IR2153 при VCC = 15 В выдают на затвор около 15 В и пробьют затвор. Эти транзисторы рассчитаны на управление от логики 2,5–5 В, где затвор заряжается всего 8–9 нКл.

Источники

  1. International Rectifier (Infineon). IRLML6244TRPbF HEXFET Power MOSFET (PD-97535A, 03/09/12) — с. 1 — сводка (20 В, ±12 В, 21 и 27 мОм), схема выводов SOT-23 (1 G, 2 S, 3 D), Absolute Maximum Ratings (6,3 и 5,1 А при VGS = 10 В, 32 А импульс, 1,3 и 0,8 Вт, 0,01 Вт/°C, −55…150 °C), RθJA 100 °C/Вт на плате с медью 1 кв. дюйм и 99 °C/Вт при t < 10 с; с. 2 — Electrical Characteristics (RDS(on) 16/21 мОм при 4,5 В и 6,3 А, 22/27 мОм при 2,5 В и 5,1 А; VGS(th) 0,5–1,1 В при 10 мкА; IDSS 1 и 150 мкА; IGSS ±100 нА; RG 1,7 Ом; gfs 17 См; Qg 8,9, Qgs 0,68, Qgd 4,4 нКл при 4,5 В, 10 В, 6,3 А; td(on) 4,9, tr 7,5, td(off) 19, tf 12 нс; Ciss 700, Coss 140, Crss 98 пФ при 16 В), диод (1,3 А, 1,2 В при 6,3 А, trr 12/18 нс, Qrr 5,1/7,7 нКл); рис. 4 — RDS(on) от температуры; с. 10 — примечания (импульс ≤ 400 мкс при скважности ≤ 2 %, плата 1 кв. дюйм меди)
  2. International Rectifier (Infineon). IRLML2502PbF HEXFET Power MOSFET (April 24, 2014) — с. 1 — сводка (20 В, 0,045 Ом), схема выводов SOT-23 (1 G, 2 S, 3 D), Absolute Maximum Ratings (4,2 и 3,4 А при VGS = 4,5 В, 33 А импульс, 1,25 и 0,8 Вт, ±12 В), RθJA 75 типично и 100 °C/Вт макс. на FR-4 при t ≤ 5 с; с. 2 — Electrical Characteristics (RDS(on) 0,035/0,045 Ом при 4,5 В и 4,2 А, 0,050/0,080 Ом при 2,5 В и 3,6 А; VGS(th) 0,6–1,2 В при 250 мкА, −3,2 мВ/°C; gfs 5,8 См; IDSS 1 и 25 мкА при 70 °C; Qg 8,0/12, Qgs 1,8/2,7, Qgd 1,7/2,6 нКл при 5,0 В, 10 В, 4,0 А; td(on) 7,5, tr 10, td(off) 54, tf 26 нс; Ciss 740, Coss 90, Crss 66 пФ при 15 В), диод (1,3 А, 1,2 В при 1,3 А, trr 16/24 нс, Qrr 8,6/13 нКл); примечания (импульс ≤ 300 мкс при скважности ≤ 2 %)
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·