Потрібно пояснення використання 2 транзисторів як комутатора

Мені пропонується використовувати наступний дизайн для керування навантаженням з мікроконтролером. Мені хотілося б знати, чому для використання перемикача потрібно використовувати 2 транзистори (n-ch і p-ch), а не один?

Я шукав через Google та youtube, і більшість сторінок використовували один транзистор (переважно n-ch) для переключення, як ця сторінка:

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

Не могли б ви пояснити мені переваги чи недоліки наявності такої конструкції (2 транзистора) над однотранзисторними вимикачами?

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

transistors switches

— Німа Саджеді
джерело

Цифрова напруга вводу / виводу, ви знаєте, що це? Я думаю, це менше 5В.

— DiBosco

це залежить, якщо я підключую його до Arduino nano, це буде 5В, якщо я підключуюся до Arduino MKRFox1200, це було б 3,3В. але ця схема добре працює з обома. для транзисторів Я використовував NDP6020P як P-ch і IRL1540N як N-ch, які мають низький VGS (го), а замість 10K резисторів я використав резистори 100K.

— Німа Саджеді

N-ch - IRLI540N, а до таблиці можна отримати доступ через infineon.com/dgdl/…

— Nima Sajedi

Стаття, в якій ви посилаєтесь, розповідає про високобічні та малобічні схеми. Чи розумієте ви різницю між високим та низькобічним водінням? Ви розумієте, як ПЕТ-тип FET включається та вимикається порівняно з n-типом і як два різних види БНТ приводять навантаження?

— DiBosco

дивіться також цю відповідь: Постійний квест, щоб зрозуміти MOSFET на P-каналі

— Нік Алексєєв

Відповіді:

Якщо розмах цифрового сигналу є повним 5 В, то ви можете використовувати лише остаточний P-канал FET.

Перевага двох транзисторної схеми полягає в тому, що напруга живлення, що перемикається, і напруга живлення цифрового сигналу не повинні бути однаковими. Схема, яку ви показуєте, буде працювати з напругою живлення до максимальної напруги GS, з якою може працювати другий FET.

— Олін Латроп
джерело

Дякую, Олін, чи можу я зробити висновок, що всі однотранзисторні схеми мають однакову напругу на VSS (що буде перемикатися) і рівень напруги сигналу (у цьому випадку GPIO контактний)?

— Німа Саджеді

@Nima: Для високого бічного вимикача, як ви показуєте, як правило, ви використовуєте лише один транзистор, якщо логічний зсув рівня поширюється на напругу живлення, що перемикається. В іншому випадку транзистор неможливо надійно вимкнути.

— Олін Латроп

Це верхній бічний вимикач. Більшість схем, які ви, напевно, бачили, - це вимикачі нижньої сторони. Переключення вгорі додає цікаві проблеми, які є унікальними для цієї програми. Таким чином, існує чимало причин двозначного перемикача, який ви вказали. Дві основні з них:

Навіть коли напруга, що комутується, така ж, як і ваша логічна напруга живлення, вихідна напруга високого рівня може бути значно нижчою за рейкову. Це може призвести до непослідовного перемикання однієї M-каналу P-каналу.
Затвор MOSFET - це в основному конденсатор, і оскільки P-канал MOSFET покладається на цей підтягуючий резистор, щоб вимкнути його, розмір цього підтягувача повинен бути порівняно невеликим, якщо вам потрібно швидко перемкнути цю потужність . Таким чином, струм, який потрібно мати змогу пропустити через підтягування, коли N-канал увімкнений, може бути набагато вищим, ніж ваш GPIO може зануритися.

Додаткові переваги

Двоступеневе управління також дозволяє перемикати навантаження набагато більшу напругу, ніж логічне живлення. Теоретично ви можете переключитися на максимум Vds пристрою P-каналу за допомогою двоступеневого драйвера. Однак схема повинна бути модифікована для обмеження напруги на затворі P-каналу до Vgs_max. Крім того, переключення дуже високих напруг на верхню сторону в цілому є проблематичним.
Використовуючи невеликий сигнальний N-канал для першого пристрою, ви зможете значно зменшити ємнісну навантаження на штифт GPIO. Це зменшує навантаження на останнє і утримує вашу логічну подачу менш «галасливою».

— Trevor_G
джерело

Додавши до вашої відповіді, мій досвід в галузі (принаймні у Великобританії) полягає в тому, що їх частіше називають "драйверами високої сторони" та "драйверами з низькою стороною", які часто скорочуються до "HSD / LSD".

— Грем

Як доповнення до відповіді @ OlinLathrop, інша відмінність між P-канальним FET (з додатковою або без додаткової N-канальної FET) та N-канальною FET, показаною у вашому посиланні, полягає в тому, що P-канал є високо- бічний вимикач (перемикає Vcc на навантаження), тоді як N-канал є низькобічним перемикачем (перемикає землю на навантаження).

Для простих навантажень без додаткових вводу-виводу, таких як світлодіоди, двигуни тощо, низький бічний вимикач добре працює. Для навантажень з В / В, підключеними до ланцюгів, що живляться окремо, таких як інші мікроконтролери або датчики, як правило, краще підтримувати заземлення і використовувати вимикач високої сторони.

— DoxyLover
джерело