Output Digital Mikrokontroler Dengan MOSFET

Berikut ini contoh rangkaian penguat output digital suatu mikrokontroler dengan menggunakan MOSFET kanal N.

Arus keluaran dari mikrokontroler sangat terbatas. Pada ATMega328 misalnya, 1 pin hanya dapat memberikan maksimal 40 mA kalau hanya 1 pin yang aktif. Jika semua pin output aktif, maka arus maksimal setiap pin sekitar 8 mA.

Cara Kerja Rangkaian

IRF520 adalah transistor jenis MOSFET kanal N, memerlukan tegangan gate (Vgs) sekitar 2 sampai 4 volt agar transistor ini aktif sebagai sakelar (ON). Tegangan gate ini diperoleh dari mikrokontroler, yang disambungkan ke terminal OUT pada gambar di atas.

Pada rangkaian minimalis, resistor 10 ohm di atas dapat diganti dengan kabel, dan transistor 22k ohm dapat dihilangkan. Namun pada rangkaian di atas ditambahkan resistor 10 ohm yang berfungsi sebagai ‘gate resistor’, yaitu untuk membatasi arus transien yang mengalir ke gate ketika pin OUT berubah dari 0 volt menjadi 5 volt. Arus transien ini tidak merusak transistor maupun mikrokontroler, namun dapat menjadi osilasi dan membangkitkan radiasi yang mengganggu komponen lainnya. Resistor 22k fungsinya untuk menjaga gate transistor dalam keadaan ‘LOW’ kalau terminal OUT dalam keadaan floating/mengambang. Kondisi floating ini terjadi umumnya ketika mikrokontroler baru direset, karena pada waktu mikrokontroler baru direset, biasanya semua pin dikonfigurasikan sebagai input, bukan sebagai output.

Transistor IRF520 mempunyai kemampuan arus drain (D) maksimal sebesar 9.2 ampere pada temperatur 25 derajat Celcius, dan 6.5 ampere pada temperatur 100 derajat Celcius.

Referensi

• Datasheet IRF520 https://www.vishay.com/mosfets/list/product-91017/
• Arduino Basic Circuit
• Why  we must always use a gate resistor – N Chanel MOSFETS – Gate Loop Ringing
• AN-9068 Gate Resistor Design Guidelines for SupreMOS® MOSFETs, Fairchild Semiconductor, 2009
• Markus Hermwille, Gate Resistor – Principles and Applications, Semikron, 2007
• Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits, Texas Instruments, 2017

Mirror:

• slua618
•  AN-7003_Gate_Resistor-Principles_and_Applications_rev00
• AN-9068