FET 사용방법 정리

 

이 글은 당근이의 AVR 갖고놀기의 CtrlC-and-CtrlV님이 작성하신 자료입니다.

http://cafe.naver.com/carroty/134294

 

이번엔 모스FET에 대해 간단한 설명입니다.

초보분들을 위한내용이니 왠만한 분들 패쓰~

 

트렌지스터가 NPN,PNP가 있다면 FET는 N채널과, P채널이 있습니다.

 

콜렉터 = 드레인

이미터 = 소스

베이스 = 게이트

 

FET N채널 = npn트렌지스터

FET P채널 = pnp트렌지스터

 

에 해당합니다.

 

트렌지스터와 FET의 가장 큰 차이점은 전류스위칭과 전압스위칭입니다.

 

말하자면 트렌지스터는 On상태를 유지하기 위해 베이스 전류가 계속흘러야 하는 반면,

FET는 일정 전압만 가해지면 되기 때문에 유지하는데 소모되는 전류는 거의 0라고 보시면 됩니다.

 

단, 게이트와 소스사이에 약간의 콘덴서 성분이 있기때문에(이건 트렌지스터도 마찬가집니다.)

On하는 순간 일정전압까지 도달하지 위해(충전되기위해) 전류가 소모되고,

충전이 완료되고 난이후로는 더이상 전류가 흐르지 않게 됩니다.

 

트렌지스터와 FET의 On,Off시 전류파형은 담과 같습니다.

 

1. 트렌지스터 베이스 전류

 

On상태를 유지하기위해서  부하전류/Href 만큼의 전류가 지속적으로 소모됩니다.

 

2. FET 게이트 전류

 

On시키는 순간, 게이트와 소스간의 콘덴서 성분때문에 충전전류가 흐릅니다.

Off시에는 게이트의 전압을 0으로 하기 위해 방전되는 전류가 흐르게됩니다.

그외 On상태를 유지하는 동안 소모되는 전류는 없습니다,

 

또한 On상태 유지시 트렌지스터는 항상 콜렉터와 이미터 사이에 0.7V 이상의 전압강하가 생깁니다.

부하전류가 10A가 흐른다면 7W의 이상의 전력낭비가 생기고 이것은 트렌지스터의 발열로 가게 됩니다.

(7W의 열이라면 상당히 뜨거운편입니다.)

모스FET의 경우 On되었을시 RDS라고 명시된 드레인과 소스간의 저항값이 존재합니다.

(스펙을 보면 VGS 10V를 기준으로 많이 적어 놓는데 On만 된다면 그리 크게 차이는 나지 않는듯 합니다.)

보통은 0.2~수미리옴 사이의 값입니다.

0.02옴이라 가정했을때 트렌지스터와 동일한 조건에서 10A^2*0.02=2W로 트렌지스터보다 전력낭비(및 발열)

이 월등히 낫습니다.(FET종류에 따라 0.1m옴 되는것도 있습니다.)

 

참고로 On시의 전압은 트렌지스터의 경우 베이스단을 찍어보면 무조껀 0.7V이고,

FET의 경우 인가한 전압만큼 게이트 전압이 걸리게 됩니다.

 

-온 시키기 위한 조건은

트렌지스터의 경우 베이스전압>이미터전압+0.7(pnp는 베이스전압<이미터전압-0.7)

FET의 경우 게이트 전압>소스전압+VGS(th)(P채널은 게이트 전압<소스전압-VGS(th))

VGS(th)는 FET마다 조금식 틀린데 보통은 5V미만의 값이므로,

N채널의 경우 5V I/O레벨을 가진 마이컴이라면 직결하여 사용할 수 있습니다.

 

FET의 기본구동회로는 트렌지스터와 동일합니다만 저항값이 틀립니다.

트렌지스터의 경우 베이스 전류를 제한하기 위해 베이스 저항을 기본적으로 큰값을 줘야 하지만,

FET의 경우 충방전전류를 제한하는것이기 때문에(충방전이 빠를 수록 On/Off 스위칭 속도가 빠르겠죠)

일반적으로 게이트 저항값을 매우 작게 줍니다.

그렇더라도, 마이컴에 직결하는경우 마이컴의 I/O출력의 한계를 넘으면 안되므로,

적절히 조절할필요가 있습니다.(드라이버를 따로 단다면 말이 달라지지만요..)

 

 

모스 FET 기본구동회로..

(트렌지스터가 일반적으로 콜렉터에 부하를 달듯이 FET는 일반적으로 드레인에 부하를 답니다.)

 

근데 FET의 경우 P채널을 구하기 어려워 그런지... 주로 N채널을 사용한는 듯합니다.

벅컨버터의 경우 소스단에 부하가 달려있더라도 어짜피 VDD보다 낮은 전압을 만드는거니,

VDD레벨로 게이트를 스위칭 하면 되고,

(그래서 2575(트렌지스터로 된 듯하지만 일단 이미터 출력)등의 구동 조건이 Vin>Vout+2 정도..)

 

디시모터 H-Brige등의 경우 챠지 펌프등을 이용해 게이트에 VDD보다 더 높은 전압이 인가되도록 하더군요.

(디시모터 경우 걍 전용 드라이버 칩을 쓰는게 편하것죵 ㅋ, 아님 걍 P채널 두개쓰던가..)

 

담번엔 게이트(혹은 베이스 단)에 간단한 드라이브 구성법 올려보겠습니다..