MOSFET sebagai saklar?

12

Pada gambar yang ditunjukkan, dapatkah "Output" dikontrol menjadi 0V atau 12V berdasarkan "Control"?

Akankah Tiriskan dan Sumber cara itu terhubung menjadi masalah?

P-Channel MOSFET sebagai Switch

pengguna1406716
sumber

Jawaban:

22

Transistor yang ditunjukkan adalah MOSFET saluran-P yang bertindak sebagai "saklar sisi-tinggi". Lebih umum, switch sisi-rendah MOSFET N-channel digunakan, tetapi apa yang Anda miliki akan bekerja selama Anda menambahkan sesuatu ke saluran pembuangan seperti dalam gambar saklar P-Channel MOSFET ini dari http: //www.electronics- tutorials.ws/transistor/tran_7.html :

P-Fet Switch

Ketika kontrol berbunyi "HI" sakelar MOSFET adalah "OFF." Ketika kontrol berbunyi "LO", MOSFET bertindak sebagai saklar, yang pada dasarnya mempersingkat saluran dan sumber. Meskipun ini tidak sepenuhnya benar, ini adalah perkiraan dekat selama transistor sepenuhnya jenuh. Jadi skema yang Anda tunjukkan dapat digunakan untuk beralih 12V ke sesuatu, tetapi tidak akan menghubungkan output ke 0V kecuali jika resistor pull down digunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Skenario kontrol yang berlawanan bekerja untuk MOSFET saluran-N: kontrol LO mematikan sakelar, kontrol HI menghidupkan sakelar. Namun, N-channel lebih cocok untuk menjadi "LO-side switch" yang menghubungkan output ke ground bukan VDD seperti pada gambar ini dari switch N-Channel MOSFET:

Sakelar N-FET

CATATAN PENTING: Garis merah dari input ke ground hanyalah penggambaran input yang disingkat menjadi ground untuk memberikan input 0V. Ini tidak akan dimasukkan dalam konstruksi sirkuit fisik karena akan mempersingkat sinyal input ke ground, yang merupakan ide yang buruk.

Level tegangan aktual yang menentukan apakah FET hidup atau mati dikenal sebagai tegangan ambang gerbang. Disebut "gerbang level logika" bekerja pada voltase rendah yang umum di sirkuit digital seperti 1.8V, 3.3V, atau 5V. Meskipun, melewati ambang ini tidak sepenuhnya menghidupkan atau mematikan saklar, itu hanya memungkinkan FET untuk memulai atau berhenti melakukan. FET harus penuh dengan nilai-nilai yang dicatat dalam lembar data untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sepenuhnya.

Saya juga harus menambahkan bahwa itu adalah praktik yang cukup umum untuk memasukkan resistor pull up (10k atau lebih) di gerbang P-Channel MOSFET untuk tetap OFF di negara-negara yang tidak dikenal. Demikian pula, resistor pull down digunakan di gerbang MOSFET N-Channel untuk tetap OFF dalam kondisi yang tidak diketahui.

Kurt E. Clothier
sumber
@ Jon Watte, saya benar-benar bingung dengan apa yang Anda katakan ... Sirkuit pertama saya adalah P-FET, yang kedua adalah N-FET. Transistor di OP adalah P-FET, itu sebabnya saya harus MOSFET P-channel pertama. Saya akan mengedit jawaban saya untuk membuatnya lebih jelas.
Kurt E. Clothier
Menyadari dia salah, Jon Watte kemudian mengirimkan jawaban yang hampir identik: P channel high side switch. :)
Kaz
@ Ka, ya, aku baru sadar bahwa ...
Kurt E. Clothier
Ada simbol alternatif untuk MOSFET di mana panah berlawanan. Membingungkan
Kaz
1
Dalam skema kedua Anda, Vin membuat hubungan pendek dengan Gnd. Anda harus meletakkan resistor pull down di sana.
Sparky
6

Anda menggunakan MOSFET saluran-P sebagai saklar sisi atas. Tidak apa-apa. Arah kabel yang Anda gunakan baik-baik saja.

Selama "Kontrol" adalah 12V atau lebih tinggi, sakelar akan "mati." Jika turun di bawah 10V atau lebih, MOSFET akan mulai melakukan (persis berapa yang dibutuhkan untuk jatuh tergantung pada ambang-Vgs perangkat).

Biasanya, untuk menggunakan kontrol level logika (0-5V atau 0-3.3V) Anda akan menggunakan resistor pull-up dari gerbang ke sumber (katakanlah, 1 kOhm atau lebih) dan MOSFET saluran-N sinyal kecil antara gerbang dan tanah. Ketika sinyal masuk ke gerbang MOSFET saluran-N yang lebih kecil, itu akan terbuka, dan tarik gerbang saluran-P ke ground, dan dengan demikian saluran-P akan mulai melakukan ke arah yang diblokir. (Selalu melakukan arah lain, jadi jangan beralih terminal!)

Setelah gerbang saluran N sinyal kecil masuk ke ground lagi, ia akan berhenti bekerja; tegangan input akan menarik gerbang MOSFET saluran-P ke atas, dan saluran-P akan berhenti melakukan.

Seseorang meminta skema untuk sirkuit untuk mengendalikan MOSFET saluran-P ini dengan input level logika, jadi saya mengedit untuk menambahkan ini:

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Saya tidak tahu bagaimana cara mengganti nama komponen - Anda biasanya menginginkan transistor sinyal seperti BS170 untuk switcher N-channel bawah. Anda juga dapat menyetel resistor untuk trade-off pilihan konsumsi saat ini vs pengalihan cepat (nilai saat ini cukup agresif untuk pengalihan cepat; 10 kOhm akan sering bekerja dengan baik) Kemampuan output untuk didorong ke 0V tergantung pada beban . Jika beban akan dengan sendirinya menarik output ke 0V, maka ya, ini akan dapat mengalihkan output antara 0V dan 12V. Jika bebannya murni kapasitif, maka Anda akan memerlukan resistor pull-down antara output dan ground, seperti yang ditunjukkan Kurt.

MOSFET N-channel, seperti yang disarankan Kurt, hanya berfungsi jika berada di low-end, atau jika Anda menggunakan sirkuit bootstrap / charge-pump untuk meningkatkan tegangan ke gerbang di atas tegangan sumber 12V. Saluran-N sebagai "sakelar sisi tinggi" hanya digunakan jika Anda membuat banyak sirkuit (sehingga biaya untuk saluran-P) atau sirkuit sangat peka terhadap kerugian (sehingga Rdson yang lebih rendah dari saluran-N menjadi penting.)

Jon Watte
sumber
Anda jelas salah membaca jawaban saya, karenanya Anda terus mengedit dan menghapus komentar dari jawaban saya. Jawaban ini hanyalah pencatatan ulang milik saya.
Kurt E. Clothier
1
Saya benar-benar membaca diagram awal yang salah, dan ketika membaca ulang setelah posting, menghapus komentar saya yang salah dan memperbarui jawaban saya menjadi benar. Jawaban Anda tidak berbicara tentang pompa pengisian daya untuk driver saluran. Saya tidak setuju bahwa n channel switch sisi tinggi "lebih umum" di sisi yang tinggi pada konteks ini. Jawaban Anda juga tidak berbicara tentang mengendalikan saklar sisi tinggi dengan tingkat logika.
Jon Watte
Benar. Saya tidak bermaksud bahwa N-Channels adalah umum di sisi atas, hanya saja mereka lebih umum pada umumnya. saya akan reword untuk memperbaikinya.
Kurt E. Clothier
+1 Meskipun satu atau dua skema mungkin bagus ... banyak netlisting terjadi di teks ;-)
DrFriedParts
1

Pada gambar yang ditunjukkan, dapatkah "Output" dikontrol menjadi 0V atau 12V berdasarkan "Control"?

Ya, ini akan menghasilkan 12V ketika garis kontrol "rendah" dan jika Anda memiliki resistor ke 0V dari saluran, output akan menjadi 0V ketika garis kontrol tinggi (12V).

Garis kontrol perlu memiliki, sebagai 12V minimum untuk mematikan FET (sehingga membiarkan resistor untuk menarik output ke 0V), dan di suatu tempat antara 11V dan 6V (nilai-nilai khas dan tergantung pada FET) untuk mengaktifkan FET .

Akankah Tiriskan dan Sumber cara itu terhubung menjadi masalah?

Tidak, ini tidak akan menjadi masalah

Andy alias
sumber
Jika saya tidak memiliki resistor ke tanah, Output akan dibiarkan mengambang ketika garis Kontrol 12V bukan?
user1406716
@ user1406716 Benar
Andy alias