Сопротивление открытого канала RDS(on)
RDS(on) — сопротивление полевого транзистора в полностью открытом состоянии. Оно определяет падение напряжения на ключе, потери и нагрев, и по нему в первую очередь выбирают MOSFET для коммутации нагрузки.
Обновлено Редакция GAW
RDS(on) (drain-source on-state resistance) — сопротивление между стоком и истоком полевого транзистора с изолированным затвором (MOSFET), когда он полностью открыт. В открытом состоянии MOSFET ведёт себя как резистор: падение напряжения на нём пропорционально току, U = I · RDS(on), а мощность потерь растёт как квадрат тока. Этим MOSFET отличается от биполярного транзистора и IGBT, у которых падение в насыщении растёт с током медленнее. Устройство транзистора, заряд затвора и потери на переключение подробно разобраны в статье «MOSFET и IGBT».
От чего зависит
- Напряжение на затворе. Даташит гарантирует RDS(on) только при указанных VGS. Транзисторы с логическим уровнем нормированы при 4–5 В, обычные — при 10 В.
- Температура кристалла. С нагревом сопротивление растёт — пересчёт по графику из даташита.
- Ток стока. Значение в таблице указано при определённом токе ID.
Пример: MOSFET в корпусе TO-220
| Транзистор | Напряжение | RDS(on), макс. | Условия |
|---|---|---|---|
| IRF540 | 100 В | 0,077 Ом | VGS = 10 В, ID = 17 А |
| IRFZ44 | 60 В | 0,028 Ом | VGS = 10 В, ID = 31 А |
| IRLZ44 | 60 В | 0,028 Ом | VGS = 5 В, ID = 31 А |
Данные — из даташитов Vishay; сравнение трёх транзисторов, распиновка и управление от Arduino — на странице IRF540, IRFZ44 и IRLZ44. Потери I² · RDS(on) превращаются в тепло, и температуру кристалла определяет тепловое сопротивление корпуса и радиатора; подобрать радиатор поможет калькулятор радиатора.
Частые вопросы
Почему RDS(on) в даташите указан при определённом напряжении на затворе?
Сопротивление канала зависит от того, насколько транзистор открыт, то есть от напряжения затвор — исток. Даташит гарантирует RDS(on) только при указанных VGS: у IRFZ44 — при 10 В, поэтому от 5-вольтовой логики его не открыть полностью. У IRLZ44 с логическим уровнем то же сопротивление 0,028 Ом гарантировано уже при 5 В.
Как посчитать нагрев MOSFET по RDS(on)?
Мощность в открытом ключе P = I² · RDS(on), перегрев кристалла — P, умноженная на тепловое сопротивление. IRFZ44 при 10 А рассеивает 10² · 0,028 = 2,8 Вт; без радиатора, при θJA 62 °C/Вт, это перегрев около 174 °C — нужен радиатор. При ШИМ к этому добавляются потери на переключение.
Меняется ли RDS(on) с температурой?
Да, растёт: горячий кристалл имеет большее сопротивление, чем при 25 °C, при которых указано значение в таблице. График нормированного RDS(on) от температуры кристалла есть в даташите; по нему пересчитывают потери для реальной температуры, иначе расчёт нагрева окажется оптимистичным.
Источники
- Vishay Siliconix. IRF540 Power MOSFET (Document Number 91021, Rev. C, 2021) — RDS(on) не больше 0,077 Ом при VGS = 10 В, ID = 17 А
- Vishay Siliconix. IRFZ44 Power MOSFET (Document Number 91291, Rev. C, 2021) — RDS(on) не больше 0,028 Ом при VGS = 10 В, ID = 31 А; θJA 62 °C/Вт
- Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, Rev. D, 2021) — RDS(on) не больше 0,028 Ом при VGS = 5 В и 0,039 Ом при 4 В
Нашли ошибку?
Смотрите также
- MOSFET и IGBTУстройство, логический уровень, заряд затвора, потери, ключ и IGBT
- IRF540, IRFZ44, IRLZ44N-канальные MOSFET TO-220AB: 60–100 В, 28–50 А, логический уровень у IRLZ44
- Расчёт радиатораθ радиатора, температура кристалла, предел мощности
- Тепловое сопротивлениеθJA и θJC: перегрев кристалла на ватт мощности, °C/Вт