Po co używać „przełącznika obciążenia”, a nie tylko jednego tranzystora jako przełącznika

Próbuję zrozumieć zaletę używania przełącznika obciążenia do przełączania aplikacji.

Przełącznik obciążenia (jak ten poniżej) ma dwa tranzystory do wykonania zadania. Dlaczego nie mogę po prostu użyć jednego tranzystora (bjt / fet) do robienia tego samego?

Możesz użyć pojedynczego FET, ale jest kilka zalet używania przełącznika obciążenia.

1. Napięcia wyższe niż mikro napięcie mogą być przełączane. (Można to również zrobić za pomocą 2 tranzystorów.)
2. Przełącznik obciążenia ma wbudowane ograniczenie prądu rozruchowego. Można to zrobić również z elementami dyskretnymi, ale wymaga to więcej inżynierii.
3. Najczęściej przełączniki obciążenia mają monitorowanie, takie jak moc wyjściowa lub wyjścia nadprądowe itp.
4. Analiza tolerancji jest łatwiejsza, gdy cały obwód znajduje się na jednej matrycy z gwarantowanymi danymi na temat jego działania.

Podobnie jak w przypadku wszystkich inżynierii, kompromisy.

Oprócz tego, co już napisali inni respondenci, przełącznik wykonany z pojedynczego MOSFET-a mocy będzie miał diodę ciała między źródłem a drenem. W rezultacie przełącznik może blokować prąd tylko w jednym kierunku. W przeciwnym kierunku dioda ciała będzie przewodzić, czy przełącznik jest otwarty, czy nie.

Zintegrowany przełącznik obciążenia zazwyczaj może blokować prąd w obu kierunkach. Odbywa się to albo przez kontrolowanie obciążenia masowego w MOSFET, albo przez użycie dwóch MOSFET-ów jeden za drugim.

W takim przypadku drugi tranzystor pełni funkcję zmiany poziomu. MOSFET z kanałem P wymaga aktywnego sygnału sterującego niskiego poziomu, który jest odniesiony do jego terminala źródłowego (tj. Przez rezystor). Urządzenie z kanałem N umożliwia sterowanie przełącznikiem za pomocą odniesionego do ziemi sygnału logicznego o aktywnym wysokim poziomie, co jest znacznie wygodniejsze w większości aplikacji.

Celem tego bardzo powszechnego projektu, który obejmuje również tranzystory BJT, jest izolacja sygnału „EN”, który może pochodzić ze źródła niskiego napięcia. Również źródło może nie tolerować wysokiego napięcia powyżej 3,3 VDC lub napięcia logicznego 5 VDC na zaciskach wyjściowych.

Tranzystor PMOS może być również dowolnym tranzystorem PNP. Może włączać i wyłączać bardzo wysokie napięcie, takie jak 300 VDC dla długiego ciągu diod LED. Może to być główny wyłącznik zasilania dla wszystkich rodzajów gadżetów przy jednoczesnym zachowaniu izolacji „EN”. Maksymalny limit napięcia dla tranzystorów MOSFET wynosi obecnie około 700 VDC.

Powinienem zauważyć, że tranzystor NMOS będzie wystawiony na to samo napięcie Vin przez rezystor polaryzacji, który służy do upewnienia się, że PMOS jest WYŁĄCZONY, jeśli „EN” jest niski lub jego napięcie uziemienia / źródła (zero woltów). NMOS może być typem, który włącza się całkowicie przy około 5 VDC lub 10 VDC, w zależności od logiki, która go napędza.

EDYCJA: Ponieważ PMOS jest uziemiony, gdy jest włączony, limit dla Vin wynosi 20 VDC lub mniej. Dzięki @BeBoo za zwrócenie na to uwagi. W przypadku wyższych napięć napięcie źródła bramkowego musiałoby zostać zaciśnięte za pomocą diody Zenera.