Por qué utilizar un "interruptor de carga" y no un solo transistor como interruptor

Question

Estoy tratando de entender la ventaja de utilizar un "interruptor de carga" para aplicaciones de conmutación.

El interruptor de carga (como el de abajo), tiene dos transistores para hacer el trabajo. ¿Por qué no puedo usar un solo transistor (bjt/fet) para hacer lo mismo?

Answer 1

Podrías utilizar un solo FET, pero hay varias ventajas en utilizar un IC de conmutación de carga.

1. Se pueden conmutar tensiones superiores a la microtensión. (Eso también se puede hacer utilizando 2 transistores. )
2. El conmutador de carga lleva incorporada la limitación de la corriente de irrupción. Esto también puede hacerse con componentes discretos, pero requiere más ingeniería.
3. En la mayoría de los casos, los interruptores de carga disponen de un sistema de supervisión, como salidas de potencia o de sobrecorriente, etc.
4. El análisis de la tolerancia es más fácil cuando todo el circuito está en un dado con datos garantizados sobre su rendimiento.

Como en todas las cosas de ingeniería, hay que hacer concesiones.

Answer 2

Además de lo que ya han escrito otros encuestados, un interruptor hecho con un solo MOSFET de potencia tendrá un diodo del cuerpo entre la fuente y el drenaje. Como resultado, el interruptor puede bloquear la corriente sólo en una dirección. En la otra dirección, el diodo del cuerpo conducirá tanto si el interruptor está abierto como si no.

Un conmutador de carga integrado normalmente puede bloquear la corriente en ambas direcciones. Esto se consigue controlando la polarización del bulto en el MOSFET, o utilizando dos MOSFETs espalda con espalda.

Answer 3

En este caso, el segundo transistor realiza una función de cambio de nivel. El MOSFET de canal P requiere una señal de control activa-baja referenciada a su terminal de fuente (es decir, a través de la resistencia). El dispositivo de canal N permite controlar el interruptor mediante una señal lógica activa-alta referenciada a tierra, lo que resulta mucho más conveniente en la mayoría de las aplicaciones.

Answer 4

El objetivo de este diseño tan común, que incluye también transistores BJT, es aislar la señal "EN", que puede proceder de una fuente de baja tensión. Además, la fuente puede no tolerar una tensión elevada superior a 3,3 VDC o una tensión lógica de 5 VDC en sus terminales de salida.

El transistor PMOS también podría ser la mayoría de los transistores PNP. Puede activar o desactivar una tensión extremadamente alta, como 300 VDC para una larga cadena de LEDs. Podría ser el interruptor principal de todo tipo de aparatos, manteniendo aislado el "EN". El límite máximo de voltaje para los MOSFETs ahora mismo es de unos 700 VDC.

Debo señalar que el transistor NMOS estará expuesto a la misma tensión Vin a través de la resistencia de polarización, que se utiliza para asegurarse de que el PMOS está en OFF si 'EN' está bajo o en su tensión de tierra/fuente (cero voltios). El NMOS puede ser del tipo que se enciende por completo a unos 5 VDC o 10 VDC, dependiendo de la lógica que lo conduzca.

EDIT: Como el PMOS está conectado a tierra cuando se enciende, el límite para Vin es de 20 VDC o menos. Gracias a @BeBoo por señalarlo. Para voltajes más altos el voltaje de la fuente de la puerta tendría que ser bloqueado con un diodo zener.