Parámetros del MOSFET
Del datasheet, a su Vgs
Típicamente 10-15V para MOSFETs estándar
Del datasheet, valor típico
Corriente pico de su driver de gate
Resultados
Resistencia de Gate (Encendido)
25.0 Ω
Resistencia de Gate (Apagado)
30.0 Ω
Corriente Pico del Gate
480 mA
Potencia del Driver
24.0 mW
Tiempo de Subida Real
45.8 ns
Tiempo de Bajada Real
54.9 ns
Referencia de MOSFETs Comunes
| MOSFET | Qg (nC) | Vth (V) | Type | Package |
|---|---|---|---|---|
| IRLML6344 | 5 | 1.5 | N-ch Logic | SOT-23 |
| SI2302 | 8 | 2.0 | N-ch Logic | SOT-23 |
| IRF3205 | 20 | 3.0 | N-ch Standard | TO-220 |
| IRFZ44N | 44 | 4.0 | N-ch Standard | TO-220 |
| IRF540N | 71 | 4.0 | N-ch Standard | TO-220 |
| IRFP260N | 130 | 4.0 | N-ch Power | TO-247 |
| IRFP4568 | 180 | 4.0 | N-ch Power | TO-247 |
Click on a row to use those values. Values are typical from datasheets.
Entendiendo las Resistencias de Gate del MOSFET
Las resistencias de gate son componentes críticos en circuitos de conmutación MOSFET. Controlan la velocidad a la que se carga y descarga la capacitancia del gate, afectando directamente los tiempos de encendido y apagado, las pérdidas de conmutación y la estabilidad del circuito.
Elegir la resistencia de gate correcta implica equilibrar requisitos competitivos: una conmutación más rápida reduce las pérdidas pero aumenta EMI y el riesgo de oscilación, mientras que una conmutación más lenta es más estable pero aumenta la disipación de potencia en el MOSFET.
Teoría de Excitación del Gate
Carga y Capacitancia del Gate
Los MOSFETs tienen una capacitancia de entrada significativa (Ciss) que debe cargarse para encender el dispositivo. La carga total del gate (Qg) especificada en las hojas de datos representa la carga necesaria para activar completamente el MOSFET a un voltaje de gate dado.
Cálculo del Tiempo de Conmutación
La resistencia de gate limita la corriente disponible para cargar/descargar la capacitancia del gate:
Donde:
- Rg = Resistencia total del gate (salida del driver + externa + interna)
- Ciss = Capacitancia de entrada
- Vdriver = Voltaje del driver de gate
- Vth = Voltaje umbral del gate
Potencia del Driver de Gate
La potencia disipada en el circuito del driver de gate aumenta con la frecuencia:
Esta potencia se disipa en la resistencia de gate y el IC driver, no en el MOSFET mismo.
Guías de Diseño
Resistencias Separadas para Encendido y Apagado
Muchos diseños usan resistencias diferentes para encendido y apagado. Un diodo bypasea la resistencia de encendido durante el apagado, permitiendo tiempos de conmutación asimétricos:
- Encendido más lento — Reduce la corriente de arranque y picos de voltaje
- Apagado más rápido — Minimiza el shoot-through en configuraciones de medio puente
Resistencia Mínima del Gate
Nunca use resistencia de gate cero. Se recomienda un mínimo de 2-10Ω para:
- Prevenir oscilación de alta frecuencia por retroalimentación gate-drain (efecto Miller)
- Limitar la corriente pico del gate dentro de las capacidades del driver
- Reducir EMI por flancos de conmutación rápidos
- Amortiguar el timbre de inductancia parásita
Ubicación de la Resistencia de Gate
- Cerca del pin del gate — Minimizar el área del lazo para reducir inductancia
- Usar pistas anchas — Mantener baja la inductancia en el camino del driver
- Considerar ferritas — Para supresión de oscilación de alta frecuencia
Clasificación de Potencia
Las resistencias de gate disipan potencia durante la conmutación. Calcular la disipación:
Use resistencias clasificadas para al menos 2× la potencia calculada para confiabilidad.
Problemas Comunes y Soluciones
Oscilación del Gate
Síntomas: Timbre en la forma de onda del gate, múltiples flancos de conmutación, calentamiento excesivo.
Soluciones:
- Aumentar la resistencia de gate (comenzar con 10-22Ω)
- Agregar ferrita en serie con el gate
- Reducir la inductancia del lazo del driver de gate
- Agregar pequeño capacitor (100pF-1nF) de gate a source
Conmutación Lenta / Altas Pérdidas
Síntomas: MOSFET caliente, baja eficiencia, forma de onda muestra transiciones lentas.
Soluciones:
- Disminuir la resistencia de gate
- Usar un driver de gate más fuerte
- Elegir un MOSFET con menor carga de gate
- Aumentar el voltaje del driver de gate (dentro de los límites del MOSFET)
Shoot-Through en Medio Puente
Síntomas: Altos picos de corriente, calentamiento excesivo de ambos MOSFETs.
Soluciones:
- Usar apagado más rápido (menor resistencia de apagado)
- Agregar tiempo muerto entre conmutación de lado alto y bajo
- Usar MOSFETs con voltajes umbral bien emparejados
Preguntas Frecuentes
¿Por qué necesito una resistencia de gate si el driver tiene impedancia de salida?
La impedancia de salida del driver sola puede ser muy baja, llevando a oscilación. Las resistencias externas proporcionan impedancia consistente y controlable y pueden ajustarse fácilmente durante el desarrollo. También protegen al driver de cortocircuitos gate-source.
¿Puedo usar la misma resistencia para encendido y apagado?
Sí, una sola resistencia funciona para muchas aplicaciones. Resistencias separadas con diodo de bypass se usan cuando necesita diferentes tiempos de subida y bajada, común en diseños de medio puente para prevenir shoot-through.
¿Cómo mido los tiempos de conmutación reales?
Use un osciloscopio con ancho de banda adecuado (al menos 5× la frecuencia de conmutación). Mida el voltaje gate-source para el timing del gate y el voltaje drain-source para el rendimiento de conmutación. Use una sonda de corriente para verificar corrientes pico.
¿Qué hay de los MOSFETs de nivel lógico?
Los MOSFETs de nivel lógico tienen voltajes umbral de gate más bajos (1-2V) y pueden excitarse directamente desde lógica de 3.3V o 5V. Típicamente tienen menor carga de gate pero aplican los mismos principios. La resistencia de gate puede necesitar ser menor debido al voltaje de excitación reducido.
¿Debo agregar una resistencia gate-source?
Una resistencia de 10kΩ-100kΩ de gate a source asegura que el MOSFET permanezca apagado cuando el driver está en estado de alta impedancia (durante arranque o condiciones de falla). Es especialmente importante en ambientes ruidosos o cuando se usan pistas de gate drive largas.