Konieczne jest wyjaśnienie używania 2 tranzystorów jako przełącznika

11

Sugeruje się użycie następującego projektu do sterowania obciążeniem za pomocą mikrokontrolera. Chciałbym wiedzieć, dlaczego potrzebne są 2 tranzystory (n-ch i p-ch), które działają jak przełącznik, a nie tylko jeden?

Szukałem w Google i YouTube, a większość stron używała jednego tranzystora (głównie n-ch) do zmiany, jak na tej stronie:

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html

Czy mógłbyś wyjaśnić mi zalety lub wady posiadania takiej konstrukcji (2 tranzystory) w stosunku do przełączników z jednym tranzystorem?

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

transistors switches Nima Sajedi
źródło
Cyfrowe napięcie we / wy, wiesz co to jest? Wyobrażam sobie, że to mniej niż 5 V.
DiBosco,
to zależy, jeśli podłączę to do Arduino nano, będzie to 5 V, jeśli podłączę do Arduino MKRFox1200, będzie to 3,3 V. ale ten schemat działa dobrze w obu przypadkach. dla tranzystorów użyłem NDP6020P jako P-ch i IRL1540N jako N-ch, które mają niskie VGS (th), a zamiast rezystorów 10K, użyłem rezystorów 100K.
Nima Sajedi,
N-CH IRLI540N i Zestawienie danych dostępna przez infineon.com/dgdl/...
Nima Sajedi
Artykuł, do którego się odwołujesz, mówi o obwodach o wysokim i niskim obwodzie. Czy rozumiesz różnicę między jazdą wysoko i nisko po bokach? Czy rozumiesz, w jaki sposób FET typu p jest włączany i wyłączany w porównaniu do typu n i jak dwa różne rodzaje FET napędzają obciążenia?
DiBosco,
1
zobacz także tę odpowiedź: Trwające poszukiwanie MOSFETów na kanale P
Nick Alexeev

Odpowiedzi:

8

Jeśli wahanie sygnału cyfrowego wynosi pełne 5 V, możesz użyć tylko końcowego FET kanału P.

Zaletą obwodu z dwoma tranzystorami jest to, że zmieniane napięcie zasilania i napięcie mocy sygnału cyfrowego nie muszą być takie same. Obwód, który pokażesz, będzie działał przy napięciu zasilania do maksymalnego napięcia GS, jakie może obsłużyć drugi FET.

Olin Lathrop
źródło
Dziękuję Olin, czy mogę dojść do wniosku, że wszystkie obwody jednotranzystorowe mają takie samo napięcie na VSS (które będzie przełączane) i poziom napięcia sygnału (w tym przypadku pin GPIO)?
Nima Sajedi,
1
@Nima: W przypadku przełącznika po stronie wysokiego, jak pokazano, zwykle używa się tylko jednego tranzystora, jeśli wahanie poziomu logiki rozciąga się na przełączane napięcie zasilania. W przeciwnym razie tranzystor nie może zostać niezawodnie wyłączony.
Olin Lathrop,
7

To jest górny przełącznik boczny. Większość obwodów, które prawdopodobnie widziałeś, to przełączniki boczne. Przełączanie z góry dodaje kilka interesujących problemów, które są unikalne dla tej aplikacji. W związku z tym istnieje wiele powodów, dla których wskazałeś dwustopniowy przełącznik. Dwa główne to:

  1. Nawet gdy napięcie przełączane jest takie samo, jak napięcie zasilacza logicznego, logiczne napięcie wyjściowe wysokiego poziomu może być znacznie niższe niż szyna. Może to spowodować niespójne przełączanie pojedynczego M-kanałowego P-kanału.

  2. Bramka MOSFET-a to w zasadzie kondensator, a ponieważ M-kanał M kanałowy P opiera się na tym rezystorze podciągającym, aby go wyłączyć, rozmiar tego podciągania musi być stosunkowo mały, jeśli trzeba szybko przełączyć tę moc . W związku z tym prąd, który musisz wyciągnąć w dół, gdy N-Channel jest włączony, może być znacznie wyższy niż Twój GPIO.

Dodatkowe korzyści

  1. Dwustopniowe sterowanie pozwala również na przełączenie znacznie wyższego napięcia na obciążenie niż zasilanie logiczne. Teoretycznie można przełączyć na maksimum Vds urządzenia P-Channel za pomocą dwustopniowego sterownika. Jednak obwód musiałby zostać zmodyfikowany, aby ograniczyć napięcie na bramce kanału P do wartości poniżej Vgs_max. Ponadto, przełączanie od góry bardzo wysokich napięć jest ogólnie problematyczne.

  2. Używając małego kanału N sygnału dla pierwszego urządzenia, możesz znacznie zmniejszyć obciążenie pojemnościowe na pinie GPIO. Zmniejsza to obciążenie tego drugiego i utrzymuje logikę w mniej „hałaśliwym” miejscu.

Trevor_G
źródło
2
Dodając do twojej odpowiedzi, moje doświadczenie w branży (przynajmniej w Wielkiej Brytanii) polega na tym, że są one zwykle nazywane „sterownikami pobocznymi” i „sterownikami pobocznymi”, często w skrócie „HSD / LSD”.
Graham
6

Jako dodatek do odpowiedzi @ OlinLathrop, inną różnicą między FET z kanałem P (z dodatkowym FET lub bez N) i FET z kanałem N pokazanym w twoim łączu jest to, że kanał P jest wysokim przełącznik boczny (przełącza Vcc na obciążenie), podczas gdy kanał N jest przełącznikiem dolnym (przełącza uziemienie na obciążenie).

W przypadku prostych obciążeń bez dodatkowych wejść / wyjść, takich jak diody LED, silniki itp., Przełącznik niskiego poziomu jest w porządku. W przypadku obciążeń z I / O podłączonymi do osobno zasilanych obwodów, takich jak inne mikrokontrolery lub czujniki, ogólnie zaleca się utrzymywanie uziemienia i stosowanie przełącznika po stronie wysokiego napięcia.

DoxyLover
źródło