Logic level: грабли на 3.3 В

«Logic level» — не маркетинговый термин, а конкретная характеристика: транзистор полностью открывается при напряжении затвора, которое даёт твой микроконтроллер.

Проблема в том, что у классического MOSFET (IRF540, IRFZ44) Rds(on) в даташите указан при Vgs = 10 В. При 3.3 В на затворе канал открыт частично: сопротивление не 44 мОм, а сотни миллиом или омы. Ток идёт, ключ греется, нагрузка «дышит».

Что смотреть в даташите: строку Rds(on) и условия, при которых она измерена. Если написано «Vgs = 10 V» — от 3.3 В он не откроется нормально. Если есть строка «Vgs = 2.5 V» или «Vgs = 4.5 V» — это logic level, подходит.

Примеры: AO3400 — Rds(on) 28 мОм при Vgs = 4.5 В и 40 мОм при 2.5 В, отлично для 3.3 В. IRLZ44N — 22 мОм при 5 В, тоже logic level. IRF540 — 44 мОм при 10 В, для 3.3 В не годится.

Практические следствия:

— Если ключ греется без причины, первым делом проверь Vgs при работе. Осциллографом на затвор, не «на глаз».
— Если нагрузка работает вполсилы, а ключ тёплый — то же самое.
— Для 5 В логики годится больше транзисторов, но 3.3 В стало нормой, и старые «силовые» модели надо отбрасывать.

Как спасти положение, если под рукой только обычный MOSFET:

— Поставить драйвер затвора с подъёмом до 10 В (микросхема или зарядный насос).
— Взять P-канальный ключ по плюсу, где затвор тянется к питанию.
— Использовать биполярный транзистор как драйвер затвора (с инверсией).
— Просто купить logic level — самый дешёвый путь.