¿Se puede utilizar un MOSFET para conmutar entre dos tensiones de alimentación?

Question

Mi objetivo es cambiar programáticamente entre las tensiones de alimentación (3,3V y ~2,6V) para una carga. El nivel de 2.6V no necesita ser exacto, +/- 0.2V está bien.

He creado el siguiente circuito, que utiliza el GPIO de mi MCU para controlar un par de BJT NPN / MOSFET de canal P que impulsa una carga (decenas de miliamperios). El diodo paralelo baja el voltaje a ~2.6V por defecto. Cuando el MOSFET está encendido, conduce entre la fuente y el drenaje y esencialmente establece la tensión de alimentación a 3,3V.

¿Hay alguna bandera roja en este circuito o algún otro problema menor que pueda haber pasado por alto?

Además, si el primer circuito funciona, ¿podría eliminar el diodo paralelo y utilizar el diodo del cuerpo del MOSFET en su lugar? Esto implicaría dejar fluir la corriente del drenaje a la fuente cuando el MOSFET está encendido, así que no estoy seguro.

Answer 1

Como señala DKNguyen, tu segundo circuito no funcionará, porque estás operando el MOSFET de canal P como un seguidor de la fuente . En esta configuración, su potencial de fuente es siempre más bajo que el de puerta en una cantidad aproximadamente igual a su tensión umbral de puerta-fuente ( \$ V_{GS(TH)} \$ ).

Tu diseño original (arriba) funcionará bastante bien, para corrientes de carga bajas. Tu afirmación de que el MOSFET cortocircuitará efectivamente el diodo es correcta. Sin embargo, la base del transistor de unión bipolar no puede superar los 0,7V, por lo que debes protegerlo del potencial más alto del GPIO, y limitar la corriente allí con otra resistencia:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Tenga en cuenta que la Q1 \$ V_{GS(TH)} \$ es fundamental aquí. Debe utilizar un MOSFET con \$ V_{GS(TH)} \$ inferior a 3,3V. A medida que la corriente a través de la carga aumenta, también lo hace la diferencia de potencial puerta-fuente necesaria para soportar esa corriente. Además, la saturación de Q2 \$ V_{CE} \$ podría ser de hasta 0,2V, lo que limita un poco la mejor \$ V_{GS}\$ que puedes lograr. Teniendo en cuenta todo esto, \$ V_{GS(TH)} \$ tendrá que ser significativamente inferior a 3,3V.

También, por favor, etiquete los componentes en sus esquemas correctamente, hace que la respuesta a la pregunta sea mucho más fácil.

Answer 2

Además, si el primer circuito funciona, ¿podría quitar el diodo paralelo y utilizar el diodo del cuerpo del MOSFET en su lugar? Este implicaría dejar fluir la corriente del drenaje a la fuente cuando el MOSFET está en sin embargo, así que no estoy seguro.

Siempre que el MOSFET tenga una especificación de voltaje de accionamiento de la puerta lo suficientemente baja, funcionará bien.

Inicialmente el voltaje entre la Puerta y la Fuente será menor debido a la caída de voltaje a través del cuerpo del diodo. Suponiendo un valor típico de 0,8 V a la corriente práctica del diodo del cuerpo (limitada por la disipación de energía), al restar esto de 3,3 V quedan 2,5 V entre la Puerta y la Fuente. Una vez que el FET se enciende, la tensión de accionamiento de la puerta aumentará hasta casi 3,3 V, lo que lo encenderá con más fuerza.