MOSFET 스위치: MCU로 큰 부하를 켜는 표준 방법
게이트에 전압을 걸어 채널을 엽니다. 문턱 전압의 함정, Rds(on), 로직 레벨 MOSFET 고르기.
N채널 MOSFET은 게이트-소스 전압 Vgs가 충분히 크면 드레인-소스 사이가 작은 저항(Rds(on))처럼 됩니다. 게이트로는 전류가 거의 흐르지 않아 MCU 핀으로 바로 구동할 수 있습니다.
문턱 전압의 함정
데이터시트의 Vgs(th) = 2V는 "겨우 켜지기 시작하는" 전압입니다(보통 250µA 기준). 제대로 켜졌을 때의 Rds(on)은 Vgs = 10V나 4.5V 조건으로 적혀 있습니다. 3.3V MCU로 구동하려면 Vgs = 2.5V나 3.3V 조건의 Rds(on)이 적힌 로직 레벨 MOSFET을 골라야 합니다.
손실 계산
10A, Rds(on) = 10mΩ → P = 10² × 0.01 = 1W. 패키지의 열저항을 곱해 온도 상승을 확인합니다.
게이트 주변 부품
- 게이트 저항 (10~100Ω): 스위칭 속도를 조절하고 링잉을 줄입니다.
- 게이트 풀다운 (10~100kΩ): 핀이 떠 있을 때 MOSFET이 반쯤 켜지는 것을 막습니다.
게이트 전하
빠르게 PWM하면 게이트 커패시턴스를 매번 충방전해야 합니다. 게이트 전하 Qg가 큰 MOSFET을 MCU 핀으로 수십 kHz 구동하면 스위칭이 느려져 발열이 커집니다. 이때 게이트 드라이버가 필요합니다.