[MOSFET] IRFZ44N , IF4905 스위치, H브릿지 회로도 예시

 

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IRFZ44N , IRF4905 의 회로도 예시

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1부 [MOSFET] FET 이란 무엇인가?

2부 [MOSFET] MOSFET의 구조와 원리

3부 [MOSFET] BJT와 MOSFET의 차이점

4부 [MOSFET] IRFZ44N , IRF4905 의 데이터시트를 알아보자

5부 [MOSFET] IRFZ44N , IRF4905 스위치, H브릿지 회로도 예시

完 [MOSFET] MOSFET 스위칭 회로 - 아두이노 실습 -

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지금까지 MOSFET의 구조와 동작 원리를 살펴보고,

IRFZ44N과 IRF4905를 통해 데이터시트의 주요 특성을 확인해보았습니다.

이를 통해 MOSFET이 어떤 기준으로 선택되고, 어떤 조건에서 동작하는지 이해할 수 있었습니다.

 

이제 실제 회로 예제를 통해 MOSFET이 어떻게 활용되는지 살펴보고,

각 구성 요소가 어떤 역할을 하는지 흐름에 맞게 알아보겠습니다.

 

회로도로 알아보는 응용 1 - 스위치

 

이 회로는 외부 입력 신호를 이용하여 24V LED를 제어하는 MOSFET 스위치 회로입니다.

 

• 먼저 전체 동작 흐름을 보면,

입력 신호가 게이트 저항(R1)을 거쳐 MOSFET(Q1)의 게이트로 전달됩니다.

이때 게이트-소스 전압(Vgs)이 형성되면 MOSFET이 ON 상태가 되며, 스위치처럼 동작하게 됩니다.

그 결과 드레인-소스 사이에 전류가 흐르게 되고, 외부 전원에 연결된 LED에 전류가 공급되어

LED가 점등됩니다.

 

• 반대로 입력 신호가 없을 경우에는

풀다운 저항(R2)에 의해 게이트가 GND로 유지되어 MOSFET이 OFF 상태를 유지하게 되고

LED는 꺼지게 됩니다.

 

 

이 회로에서 소자의 각 역할을 설명하면,

 

게이트 저항(R1) : 게이트 충전 시 발생하는 순간 전류를 제한하고 노이즈를 억제

풀다운 저항(R2) : 입력 신호가 없는 경우에도 게이트 전위를 0V로 유지하여 플로팅 상태를 방지

IRFZ44N : 전압으로 제어되는 스위치 역할을 수행하며, 작은 입력 신호로 24V 부하를 제어

 

정리하면, 이 회로는 저전압 제어 신호를 이용하여 고전압 부하를 제어하는

MOSFET 기반의 기본적인 스위치 구조입니다.

 

 

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회로도로 알아보는 응용 2 - H브릿지

이 회로는 외부 입력 신호를 이용하여 DC 모터의 회전 방향을 제어하는 MOSFET 기반 H-브릿지 회로입니다.

 

먼저 전체 동작 흐름을 보면,

A, B, A’, B’ 신호는 각각 게이트 저항(R5, R6, R7, R8)을 거쳐 각 MOSFET의 게이트로 전달됩니다.

이때 상단에는 P채널 MOSFET(Q1, Q3), 하단에는 N채널 MOSFET(Q2, Q4)이 배치되어 있으며,

입력 신호 조합에 따라 대각선 방향의 MOSFET 2개가 동시에 동작하게 됩니다.

 

• A/B가 LOW이고 A'/B'이 HIGH 이면, Q1과 Q4가 ON 상태가 됩니다.

그러면 전류는 VDD에서 Q1을 거쳐 모터를 통과한 뒤 Q4를 통해 GND로 흐르게 되고,

모터는 한 방향으로 회전하게 됩니다.

 

• A/B가 HIGH이고 A'/B' LOW 이면, Q3과 Q2가 ON 상태가 됩니다.

이 경우 전류는 VDD에서 Q3을 거쳐 모터를 통과한 뒤 Q2를 통해 GND로 흐르게 되며,

앞선 경우와 반대 방향으로 전류가 흐르므로 모터는 반대 방향으로 회전하게 됩니다.

 

• 같은 쪽의 상단과 하단 MOSFET이 동시에 동작하면

VDD와 GND가 직접 연결되어 쇼트가 발생할 수 있습니다.

따라서 좌측의 A가 LOW이면서 B가 HIGH가 되거나, 우측의 B'가 LOW이면서 A'가 HIGH가 되는 신호 조합은 반드시 피해야 합니다.

 

 

해당 소자는 좌우반전이기 때문에 이미지 절반으로 보여드리겠습니다.

이 회로에서 소자의 각 역할을 설명하면,

 

입력 신호(A, B, A', B') : 모터의 회전 방향을 결정하기 위한 제어 신호

게이트 저항(R5, R6, R7, R8) : 게이트 충전 시 발생하는 순간 전류를 제한하고 노이즈를 억제

풀업 저항(R1, R3) : 입력 신호가 없을 때 Q1,3 의 게이트를 VDD로 끌어올려서 OFF 상태를 유지

풀다운 저항(R2, R4) : 입력 신호가 없을 때 Q2,4의 게이트를 GND로 끌어내려서 OFF 상태를 유지

IRF4905(Q1, Q3) : 상단 스위치 역할을 수행하며, 모터 단자를 +전원에 연결

IRFZ44N(Q2, Q4) : 하단 스위치 역할을 수행하며, 모터 단자를 GND에 연결

 

정리하면, 이 회로는 A와 B 두 개의 입력 신호를 이용하여 대각선 방향의 MOSFET을 번갈아 동작시키고,

모터에 흐르는 전류 방향을 바꾸어 회전 방향을 제어하는 MOSFET 기반 H-브릿지 구조입니다.

 

 

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마무리

이렇게 MOSFET를 이용한다면 다양한 회로를 구성할 수 있게 됩니다.

간단한 LED 제어부터 모터 구동, H-브릿지와 같은 방향 제어 회로까지 확장할 수 있으며,

전자회로 설계의 기본이 되는 중요한 소자임을 알 수 있습니다.

 

다음 시간에는 지금까지 배운내용을 이용하여 MOSFET으로

간단한 아두이노 예제를 실험해보도록 하겠습니다.

 

그리고 실제로 해당 소자를 실무에서 어떻게 사용했는지,

이를 이용하여 어떤 식으로 구현을 하였는지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

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