質問: mosfetのゲートドライブ電流 こんにちは 最近趣味でマイコン(pic)を始めたばかりの初心者です。 (電子回路も詳しくありません。) picの出力(吐き出し電流5v、最大25ma)をmosfetにつなぎ、 12v1aほどの負荷(dc電球)を数ヘルツ程度の低速でon/offする回路を考えています。 picのプログラムはledで動作確認できましたが、12v1a程度の電源がないので 実験できず、机上で確かな計算をする必要があります。 ゲートには適当な抵抗をつけて直接picにつなげばいいと思っていたんですが、 その『適当な』抵抗の値をいくつにすればいいのか、わからなくて色々調べていたら、 なにやら『ゲートドライブ電流』というのがあるとわかりました。 1/tr*ciss*vgで求めるということです。 使おうと思って買ってきたmosfet(2sk2782)のデータで http://www.semicon.toshiba.co.jp/td/ja/transistor/power_mos_fet/20050902_2sk2782_datasheet.pdf 計算するとtr=15ns,ciss=880pfで、約290maということになります。 この『ゲートドライブ電流』というのは、トランジスタとは違って d-s電流の大小にかかわらず、いつもこの値を流さないといけないんでしょうか? 1aの負荷をon/ffするのに、290maも流さないといけないとしたら どっか私が誤解しているとしか思えないのですが... mosfetにした理由は、picの出力をほぼ直接つなげられ、(そういう回路をよく見かけたので) 部品点数が減らせるということでした。 またトランジスタをつかうと、大きな電流を扱うものはヒートシンクが 必要になりそうで工作が大変になる。というのもありました。 よろしくおねがいします。
回答: その電流値を求める式に答えがあります。 cissって、何かわかりますか? ゲートの入力容量です。 mos-fetのゲートには確かにほとんど電流は流れませんが (電圧だけ掛ければよい) ここには容量(コンデンサ成分)があります。 で、必要な電圧を掛けようとすると、 コンデンサが充電されるまでの電荷を与える 必要があるのです。 ですから、290maが流れるのはその充電(または放電)の 為の電流で、流れるのは一瞬です。 picには電流制限回路がついているので、 壊れないかもしれませんが、そういう使い方は 信頼性を損ねます。 で、速度は数ヘルツですよね。そうしたら大き目の 抵抗で電流制限をしてください。 picの出力ピンとfetのゲートの間に入れます。 そうすると式の中のtr(立ち上がり時間ですよね)が 遅くなりますから、最大電流は減ります。 たとえば、1msにすると、cr=tより、r=1mωとなります。 電流は5μa、問題ないですね。 実際はインピーダンスが高くなると不安定になるので、 ここまでやりません。 picの出力電流を5maとして1kωで電流制限します。 これでpicは大丈夫。 次に1kω*880pfで時定数を計算し、 素子の時定数よりも充分長く、(15nsより長い) 要求速度よりも充分短い(数ヘルツよりも短い)事を 確認すればokです。 実際に計算すると1μsですので、1kωで大丈夫ですね。 気をつけるのは、picのポートがこの時間、きちんと on(off)になっている必要があることです。 普通は大丈夫ですが、triss命令などで他のポートの 方向を切り替える場合には注意してください。 ra,rb,rcの組が異なっていれば問題ありません。