¿Cómo dimensionar estas resistencias para la puerta del MOSFET o son redundantes para este caso?

Question

Quiero controlar este relé de estado sólido a través de una salida digital de 0/5V. La salida digital no debe consumir más de 10mA por lo que utilizaré este transistor FET . La fuente de alimentación de 12V DC se utiliza para encender el relé cuando el FET recibe 5V en su puerta. He dibujado el diagrama como se muestra a continuación:

¿Necesito R1 y/o R2 en este caso? ¿Cómo puedo comprobarlo? Estaba pensando que R2 podría ayudar si la puerta está flotando, pero podría ser innecesario. No tengo mucha experiencia en el uso de mosfets discretos, por lo que no pude averiguar si necesito R1 o R2 en absoluto.

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Answer 1

Si el 0/5V_IN es una salida push/pull, entonces no necesitas R2. R1 puede ser una resistencia de valor muy pequeño, la configuración de prueba de la hoja de datos utiliza 25 ohmios.

Si tu salida no es push pull, entonces necesitarás una resistencia R2, que descargará la capacitancia de la puerta cuando esté apagada. Típicamente un 10k om haría el trabajo.

EDITAR:

R1 determinará la rapidez con la que el MOSFET comenzará a conducir. Si esto no es crítico, que en su caso sólo se encenderá un LED en el SSR, a continuación, bastante grande resitstor se puede utilizar. Por ejemplo, un pico de corriente sería I=5V/R1. Usando una resistencia de 500 ohmios se obtiene una corriente de pico de 10mA. Esta corriente está presente en el momento del encendido, cuando la capacitancia de la puerta se descarga. Una vez que la puerta está cargada no fluye la corriente. Si tienes que apagar, entonces podrías necesitar un rsistor de descarga R2. Ahora tienes que prestar atención, ya que forman un divisor de voltaje obtendrás un voltaje de puerta menor que 5V, por lo que tienes que usar un resistor con una resistencia aún mayor. O puedes poner la resistencia R2 antes del R2 en paralelo a la salida.

Digamos que R1=470 y R2=47k como en tu esquema.

Answer 2

La demanda de carga del controlador de puerta (aquí su MCU) puede ser enorme, y su controlador de puerta debe estar dimensionado para ese requisito de carga o corriente, o se arriesga a perder el control de la puerta y que el FET entre en oscilación o se autodestruya.

Hay una meseta en el encendido y en el apagado, donde la capacitancia de la puerta de drenaje sufre un gran delta-voltaje que requiere un gran carga del conductor de la puerta. La meseta se produce cuando el gate-driver no puede proporcionar esta gran carga, exigida en lo que se denomina carga de "capacidad miller". En este caso, el voltaje de drenaje es sólo el doble del voltaje de la compuerta, por lo que la demanda de carga de capacidad Miller será 10 veces menor que si se conmutan 120 voltios con sólo un controlador de compuerta de 5 voltios.

Lea la hoja de datos del SSR y busque información sobre la carga necesaria durante la conmutación, y busque el tiempo de conmutación más lento (10% a 90%) permitido. La carga será Cgate * 5v + Cdrain-gate * 12 voltios. Divide esa carga por el tiempo y tendrás la corriente necesaria; ¿puede tu MCU proporcionarla?

\========================================== [pregunta del OP] Por cierto, no se trata de una aplicación de encendido/apagado continuo a alta frecuencia. Esto es sólo para el funcionamiento estático de CC. Normalmente el MOSFET estará en ON por lo que el relé. Y en caso de que sea OFF. ¿Sigue siendo importante?

[respuesta] Existe una especificación de área de funcionamiento seguro tanto para los transistores bipolares como para los FET, que debe respetarse al conmutar, incluso si sólo se conmuta una vez. Algunos FETS modernos son muy delicados al conmutar, y el JPL (la gente de los satélites de alta fiabilidad) descubrió este problema, y luego descubrió que los fabricantes de coches ya conocían el problema de autodestrucción. ¿Solución? Conmutar el FET más rápido que 1 microsegundo. Asegúrese de que su fuente de carga puede suministrar la carga necesaria (corriente * tiempo) en menos de un microsegundo.