APDahlen Applications Engineer
この記事は、MOSFETとマイクロコントローラの実際のアプリケーションを学ぶガイド付き学習シリーズの一部です。
参照記事：MOSFETを使用してマイクロコントローラとリレーをインターフェースする方法
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現在お読みいただいている記事：Q4
3.3V DCマイクロコントローラに適したMOSFETはどのように選択しますか？
この記事では、次のような類似の質問にもお答えします。
- 3.3V DCマイクロコントローラで動作するMOSFETは？
- マイクロコントローラがMOSFETをオンにできないのはなぜですか？
- 最大負荷電流を判断するには、MOSFETのデータシートのどの部分を確認すればよいですか？
回答
MOSFETが完全にオンになるように注意すれば、DC3.3Vのマイコンを使ってMOSFETを駆動することができます。その結果として、負荷が回路設計の重要な要素になります。詳しい説明はこの記事で紹介しています。
データシートで確認すべき点
手順をまとめると以下のようになります。
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最大負荷電流を決定します。
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Vishayの SIHLU024-GE3 などの候補となるMOSFETを選択します。
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データシートに示されている特性曲線（ドレイン電流をドレイン～ソース間電圧の関数として示したもの）を使用して、指定されたゲート電圧において負荷電流が飽和点を下回っていることを確認します。SIHLU024-GE3 のチャートを図 1（右）に示します。このMOSFETは、最大7Aの駆動能力を持ち優れた性能を発揮します。
図1： 各MOSFETの選択されたゲート電圧におけるドレイン～ソース間電圧に対するドレイン電流の特性曲線。左から IRF520NPbF 、IRLB8721PbF 、SIHLU24-GE3 の特性曲線となります。赤い水平線は、3.3VDCのゲート電圧に対するMOSFETの飽和電流を近似的に示しています。
技術的なヒント： 低電圧（たとえば3.3V DC）のマイクロコントローラでMOSFETを直接駆動するのは困難です。ほとんどの場合、MOSFETは飽和限界付近で動作します。これは、個々のMOSFETの特性のわずかな変化や動作条件の変化によって、MOSFETがリニア動作領域に落ちてしまう可能性があるため、良い状況ではありません。その結果、MOSFETが完全にオンにならず、過熱する可能性があります。
3.3V DCマイクロコントローラでMOSFETを駆動する際の注意事項
慎重な設計者は、MOSFETを理論的な飽和限界で動作させることを避けます。以下の要因を考慮して安全マージンを大きくとっています。
- 個々のデバイスのばらつき
- 温度
- MOSFETに印加される電圧の変動（例：特にバッテリ駆動アプリケーションにおけるマイクロコントローラ駆動電圧の低下）
DigiKeyアプリケーションエンジニアAaron Dahlen（退役米国沿岸警備隊少佐）による記事