Es mi MOSFET-base bidireccional nivel de la palanca de cambios loco?

Question

En un momento de la bajeza, decidí no el fin de una de 5v a 3.3 v nivel de la palanca de cambios de Sparkfun, pero en lugar de poner juntos a mí mismo. El original esquemático utilizado un BSS138 MOSFET, pero desde que disfrute de la superficie de montaje de soldadura tanto como tratamiento de conducto radicular, decidí usar una similar aparente MOSFET que es a través de agujero montado y fácilmente disponible de mi proveedor preferido.

Los resultados de este fueron sub-óptima. Al tirar de la línea de 5 v a tierra, todo estaba bien - los 3.3 v del lado fue a 0.07 v. Pero al tirar de los 3.3 v a tierra, la línea de 5 v mostró alrededor de 4.14 v (era de otra manera un toque por encima de 5.1 v). En una atenta lectura de las hojas de datos involucrados, así como el original de Philips nota de aplicación sobre el tema, me empezaron a llegar a la conclusión de que la puerta de la tensión de umbral era el problema.

Por alterar el esquema y la vinculación de los MOSFET de puerta a 5v en lugar de 3.3 v, ambos bandos parecen funcionar bien. Tirando de ambos lados de baja hace que el otro lado para ir a la baja. No estoy, sin embargo, en todos los seguros que este es en realidad un sano cosa que hacer. Mi comprensión de la original esquemático no es lo suficientemente profunda para formar una opinión sensata.

Se esta modificación de la esquemático de trabajo, o son los buenos resultados que estoy viendo mera casualidad o un precursor de algo liberación de humo mágico?

Answer 1

Respuesta corta

• En este circuito V (la compuerta a la fuente de voltaje en el que el MOSFET se acaba de encender) es crucial. V debe ser sustancialmente menor que el Vh-Vl = 5V 3.3 V = 1.7 V.

  El BSS138 tiene un Quinto de 0.8 / 1.3 / 1.5 min/típico/max.
  Así, mientras que en teoría tendría que ser "suficientemente buena" aquí 1.7>1.5, ese margen es demasiado pequeño.

  Por desgracia, la alternativa que usted eligió es incluso peor que el BSS138.
  El FQN1N60C tiene un Quinto de 2/-/4 V. es decir, en su mejor caso V de 2V es mayor que el requerido 1.7 V, y puede tener un Quinto de 4V, que es mucho más de 1,7 V en esta aplicación.

  Una aceptable (solo) TO92 MOSFET en stock en Digikey es el Zetex / Diodos Inc ZVNL110a.
  Esto ha Quinto de 0.75/-/1.5 Voltios. Esta es aproximadamente la misma que la BSS138.

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Más:

• El BSS138 es un, relativamente, trozo de chatarra. Tiene su lugar, pero se estira más allá de su seguro de capacidades en este circuito. Por desgracia, la alternativa que usted eligió, un FQN1N60C, es aún peor.

• Sus levantar el voltaje VI a un voltaje equivalente a HV supera el FQN1N60C de alta V valor.

La razón de su original circuito funciona mal es porque el FQN1N60C es muy triste muestra de que el MOSFET de arte, y la razón por la que su revisado el circuito funciona bien es porque el FQN1N60C es muy triste muestra de que el MOSFET de arte. Un bajo Quinto MOSFET funcionaría correctamente en el circuito original y fallar en la versión revisada.

Esto es debido a que en el circuito original de la FQN1N60C V es demasiado alto para el Quinto y no se prende correctamente. Un MOSFET con baja lo suficiente V se enciende correctamente con el voltaje disponible. En la versión revisada del circuito que ha proporcionado a la FQN1N60C con suficiente voltaje de la puerta en los operados estado, pero no tanto que va a ser operado de forma involuntaria. Si usted utiliza un bajo Quinto MOSFET sería activado por el destino de voltaje disponible cuando se pretende ser desactivado y el circuito sería un fracaso.

El circuito es extremadamente inteligente, PERO la inteligencia depende del MOSFET tener suficiente tensión de puerta a la unidad cuando TX_LV es bajo, pero no suficiente voltaje para la unidad cuando TC_LV es alta. Generalmente LV = T_LV cuando TX_LV es alta, por lo que el MOSFET ve que no hay voltaje de la puerta. Por el aumento de LV a HV usted proporciona un voltaje de la puerta de (HV-LV) cuando TX_LV es alta. Como HV LV = 5-3.3 = 1.7 V el FQN1N60C no activación en falso como es práctica V es > 1.7 V.

A continuación es el nivel original de la palanca de cambios diagrama de circuito.

El BSS138 es un MOSFET de Canal N por lo que se lleva a cabo cuando la puerta es positivo en relación a la fuente, es usual que se drene a ser más alto que el de la fuente, y la estructura interna del cuerpo del diodo bloquea cuando Vds es +ve y lleva a cabo cuando Vds es negativo.

Operación Normal:
Con TXLV y TXHV alta, la puerta está en LV (originalmente 3V3, el origen está en TX_LV = 3.3 para Vgs=0, por lo FET está apagado.
La fuente está en TX_LV tirado allí en el R3.

Enviar lógica 0 de izquierda a derecha.
Tire de TX_LV baja. Fuente = 0V, puerta = 3V3. Así que Vgs = 3V3. Como este es > V BSS138 está activado. Como fuente = 0V y FET es, TX_HV será también sacó a la baja. Eso fue fácil :-).

Enviar lógica 0 de derecha a izquierda.
Tire de TX_HV baja. Drenaje = 0. La puerta es el 3V3 a través de disco duro de conexión.
Fuente = 3V3 (pero véase a continuación) Así: Vgs = 0. FET está apagado. Vds = - 3V3.
PERO el BSS138 posee en su interior un diodo S a D. Este diodo ahora condi=uct, tirando de TX_LV abajo a una caída de diodo por encima de TX_HV.
También es fácil.

AHORA reemplace BSS138 con FQN1N60C.
MOSFET de la V es> > > 1.7 V margen entre 5V y 3V3.
Ahora, en el envío de 0 lógico a la IZQUIERDA A la DERECHA, la conexión a tierra de la fuente da Vgs = 3C3 = < 4V peor de los casos. Si es true V es de alrededor de 1,7 V en el circuito tipo de trabajo.

Criar a LV a 5V funciona como ahora Vgs = 5V.
PERO cuando TX_LV es alto todavía hay 5-3.3 = 1.7 V unidad de MOSFET, aunque se debe 0V, y era antes.

Si ahora reemplace el MOSFET que tiene una V < 1,7 V siempre será activado. es decir, una mejor calidad de MOSFET funciona peor (o no del todo). La "cura" es el uso de un MOSFET inicialmente con V < < < 1.7 V.