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Jul 13, 2023

FET: 함께하는 즐거운 노력

지난번에는 FET 기본 사항, 세부 사항, 뉘앙스 및 주의 사항을 살펴보았습니다. 그러나 FET에는 기본 사항이 전부는 아닙니다. 놀라운 다양성을 지닌 실제 사용 사례를 살펴보겠습니다. 보여주고 싶다

지난번에는 FET 기본 사항, 세부 사항, 뉘앙스 및 주의 사항을 살펴보았습니다. 그러나 FET에는 기본 사항이 전부는 아닙니다. 놀라운 다양성을 지닌 실제 사용 사례를 살펴보겠습니다. 저는 친숙한 FET, 특히 MOSFET이 도움이 될 수 있는 멋진 회로를 보여드리고 싶습니다. 그리고 그 과정에서 여러분 모두가 가질 수 있을 것 같은 몇 가지 FET도 소개하고 싶습니다. 좋은 장기적인 우정. 당신이 아직 그들을 모른다면, 그렇습니다!

아마도 이는 NPN 트랜지스터(릴레이 또는 솔레노이드와 같은 구동 코일)의 가장 널리 사용되는 용도일 것입니다. 우리는 일반적으로 NPN인 BJT를 사용하여 릴레이를 구동하는 데 꽤 익숙합니다. 하지만 반드시 BJT일 필요는 없으며 FET도 그 역할을 잘 수행하는 경우가 많습니다. 다음은 일반적인 BJT와 완전히 동일한 구성으로 사용되는 N-FET입니다. 단, 기본 전류 제한 저항 대신 게이트 소스 저항이 있습니다. BJT를 납땜하고 나중에 FET를 납땜할 수는 없습니다. 당신은 보드를 디자인했지만 그렇지 않으면 꽤 원활한 교체가 가능합니다. 프리휠(역 EMF 보호) 다이오드는 릴레이를 전환할 때 여전히 필요하며 코일은 항의로 이상한 전압을 생성하지만 모든 측면이 우수할 수는 없습니다.

동일한 방식으로 구동할 수 있는 이유는 매우 간단합니다. 일반적인 NPN 회로에서 릴레이는 3.3V 또는 5V 논리 레벨 GPIO로 구동되고 소신호 FET의 경우 Vgs 내에 있습니다. 그러나 MCU에 1.8V GPIO가 있고 FET의 Vgs가 이를 완전히 차단하지 못하는 경우 NPN 트랜지스터가 더 유리한 솔루션입니다. 왜냐하면 적은 전류와 필요한 0.7V만 소싱할 수 있는 한 NPN 트랜지스터가 작동하기 때문입니다. .

여기에 처음 두 개의 친숙한 트랜지스터인 2N7002와 BSS138이 있습니다. 둘 다 소신호 N-FET이며 정확히 이런 종류의 작업에 적합합니다. 2N7002는 매우 고전적인 부품입니다. N-FET가 들어갈 수 있는 모든 위치에서 많이 볼 수 있습니다. BSS138은 Rds 범위가 조금 더 높지만 Vgs 범위가 조금 더 낮다는 점에서 매우 유사합니다. 일부 Sparkfun 또는 Adafruit 회로도에서 볼 수 있습니다. 이들 중 하나를 안전하게 구입하여 GPIO로 구동할 수 있는 작은 N-FET가 필요할 때마다 회로에 사용할 수 있습니다.

물론 소형 로직 레벨 FET에는 더 많은 기능이 있습니다. 예를 들어 몇 가지 신호를 앞뒤로 레벨 시프트해야 하는 경우 4개의 SOT23 부품이 있는 소형 '레벨 시프터' 보드를 사용했을 수 있습니다. 이러한 SOT23 부품은 실제로 FET이며 [Jenny List]는 레벨 이동에 대한 광범위한 기사에서 이러한 종류의 이동 장치를 다루었습니다. 이 방법은 또한 저렴하고 간단하며 레벨 변환을 원하는 대부분의 신호에 대해 작동합니다. 따라서 소신호 N-FET를 비축해야 하는 이유가 더욱 많아집니다!

FET를 사용하여 무손실 역극성 보호를 수행할 수 있는 매우 멋진 회로는 다음과 같습니다! 두 가지 종류의 FET 중 하나를 사용할 수 있습니다. 중단 없는 공통 접지를 갖는 것이 장점이 있기 때문에 종종 P-FET가 사용되지만 N-FET도 작동합니다. 이러한 역극성 보호 방법은 직렬 다이오드를 사용하는 것보다 훨씬 더 좋습니다. 왜냐하면 1~2A의 전력 소비에서 다이오드는 1W 이상의 전력을 열로 낭비할 수 있기 때문에 많은 전력을 낭비하지 않기 때문입니다.

Vgs가 예상 전원 입력보다 높지 않은 경우 P-FET의 게이트를 음극 핀에 연결하고 전원 입력을 양극 핀에 연결한 다음 드레인 핀을 출력으로 설정하기만 하면 됩니다. 그렇지 않고 입력 전압이 Vgs를 초과하거나 역 Vgs 임계값을 초과할 수 있는 경우 제너 다이오드와 저항기를 추가하여 전압을 클램핑해야 합니다. 이러한 종류의 역극성 보호는 저렴하고 무손실이며 구성 요소를 불 같은 죽음으로부터 완전히 보호할 수 있습니다.

물론 회로가 매우 저전력이 아닌 이상 소신호 FET를 넘어서고 싶을 것입니다. 작업 중인 개발 보드의 전원 입력은 어떻습니까? 아마도 하이사이드 스위칭 주변 장치에 사용했던 것과 동일한 종류의 FET를 사용할 수도 있을까요? 보다 강력한 FET, 특히 땀을 흘리지 않고 더 높은 전류를 처리할 수 있는 작지만 우수한 P-FET 몇 가지를 살펴보겠습니다.