Перейти к содержанию

Как понять, что MOSFET открыт не полностью?

Обновлено Редакция GAW

Полностью открытый MOSFET — это маленький резистор RDS(on), и напряжение на нём под нагрузкой — доли вольта. Если напряжения на затворе не хватает, транзистор проводит, но как регулируемое сопротивление: нагрузка работает почти нормально, а транзистор греется. Проверить это можно обычным мультиметром.

Как проверить

  1. Включите нагрузку постоянно, без ШИМ.
  2. Измерьте напряжение между стоком и истоком прямо на выводах транзистора.
  3. Узнайте ток нагрузки: измерьте амперметром или посчитайте по напряжению и сопротивлению нагрузки.
  4. Разделите напряжение на ток и сравните с RDS(on) из даташита при вашем напряжении на затворе.
Rизм=UDSID,P=UDS⋅IDR_\text{изм} = \frac{U_{DS}}{I_D}, \qquad P = U_{DS} \cdot I_D

Наш расчёт для IRLZ44 при 5 А (по даташиту не больше 0,028 Ом при 5 В на затворе):

Измерено U_DSСопротивлениеМощность на транзистореВывод
0,14 В0,028 Ом0,7 Втоткрыт полностью
0,5 В0,1 Ом2,5 Втоткрыт не полностью
2 В0,4 Ом10 Втлинейный режим

Без радиатора (62 °C/Вт) уже 1 Вт нагревает IRLZ44 на 62 °C — вторая и третья строки требуют радиатора (наш расчёт).

Частые причины

  • Транзистор не логический. У IRFZ44 RDS(on) задано только при 10 В, а порог доходит до 4 В: от 5 В вывода Arduino он открыт лишь частично. Чем отличается MOSFET с логическим уровнем, и как сравнить IRFZ44 с IRLZ44, рассказывают статья в глоссарии и карточка IRF540, IRFZ44, IRLZ44.
  • Ключ стоит в плюсовом проводе — тогда напряжение затвор — исток почти пропадает.
  • Большой резистор на затворе в ШИМ — транзистор долго проходит фронты; см. нагрев MOSFET в ШИМ.

Почему мультиметр показывает странное в ШИМ, объясняет ответ «Почему мультиметр неправильно показывает напряжение ШИМ».

Похожие вопросы

Где мерить напряжение на затворе?

Прямо на выводах транзистора — между затвором и истоком, а не на выводе микроконтроллера. Резистор затвора и резистор на исток образуют делитель, а у верхнего ключа исток вообще не на земле, и напряжение затвора относительно земли ничего не говорит.

Почему в ШИМ мультиметр показывает на транзисторе другое падение?

Мультиметр в режиме постоянного напряжения усредняет: в паузе на транзисторе всё напряжение питания, и среднее получается большим. Проверку открытого состояния делают при заполнении 100 %, а форму напряжения в ШИМ смотрят осциллографом.

Падение чуть больше расчётного — это плохо?

Не обязательно: RDS(on) в даташите задано при 25 °C, а горячий кристалл имеет сопротивление больше — по TI примерно на 0,7–1 % на каждый градус. Плохо, если падение в разы больше: тогда транзистору не хватает напряжения на затворе.

Источники

  1. Vishay. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, S21-1045-Rev. D, 25-Oct-2021) — RDS(on) не больше 0,028 Ом при VGS = 5 В (ID = 31 А) и 0,039 Ом при VGS = 4 В (ID = 25 А); VGS(th) 1,0–2,0 В; RthJA 62 °C/Вт
  2. Vishay. IRFZ44 Power MOSFET (Document Number 91291, S21-1045-Rev. C, 25-Oct-2021) — RDS(on) задано только при VGS = 10 В — не больше 0,028 Ом; VGS(th) от 2,0 до 4,0 В
  3. Texas Instruments. SLUA618A: Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits, L. Balogh (revised October 2018) — разд. 2: падение на открытом MOSFET пропорционально току, RDS(on) постоянно при данных VGS и температуре и растёт примерно на 0,7–1 %/°C

Нашли ошибку?

Смотрите также