Designhilfe zum Schalten einer 5V-Versorgung: FET oder BJT, Relais oder nicht?

Hintergrund: Ich habe schon BJTs verwendet, aber nie FETs. Ich habe die kurze Einführung unter https://oscarliang.com/how-to-use-mosfet-beginner-tutorial/ gelesen und das ist ungefähr alles, was ich über FETs weiß (dh nicht wirklich etwas).

Mein Szenario ist jetzt, dass ich einen Spannungswächter für eine 5V-Schiene habe. Der Monitor, nun ja, überwacht die Schiene und wenn/wenn er 5,5 VI erreicht, bekommt er ein Signal dafür, und ich werde darauf reagieren (die Versorgung unterbrechen).

Der Teil "Lieferung kürzen" ist der Teil, an dem ich mich gerade befinde. Der einfache Weg - dh der Weg, den ich kenne - ist ein BJT, der ein Relais steuert, das die Schiene schneidet. Das funktioniert, aber meine Sorge ist, dass 1. der BJT langsam reagiert und 2. das Relais langsam reagiert.

Das Finden eines wirklich schnellen BJT löst 1, aber das Finden eines Relais mit einer Reaktionszeit von weniger als Millisekunden ist schwieriger, sodass 2 ungelöst ist. Hier dachte ich an einen FET. Ein reales Szenario ist für mich ein besserer Anreiz als nur mit Zahlen zu spielen.

Ich könnte ein schnelles FET + Relais verwenden, aber das wird immer noch den Engpass der Reaktionszeit für das Relais halten.

Also, hier ist die Idee, die mir gerade durch den Kopf gegangen ist: Was wäre, wenn ich die Idee "Transistor + Relais" scheiße und einfach einen Leistungs-FET als Schienenschalter fungieren lasse? Es fließen nicht mehr als 2A durch die Schiene.

Fragen:

  1. Wird ein einzelner FET in der Lage sein, die Stromschiene herzustellen oder zu unterbrechen? Ich denke, dass ein BJT den Uce_sat-Abfall von etwa ~ 0,4 V hat. Würde ein FET diesen Abfall auch haben? (0,4V-Abfall von 5V ist in diesem Szenario sehr schlecht, deshalb immer wieder mit dem Relais versucht, um den Abfall zu vermeiden)

  2. Ähnlich wie bei der obigen Frage, wie würde eine AC-Schiene durch einen FET funktionieren? Nehmen wir an, ich möchte 12 VAC schalten, wird es einen Spannungsabfall / -verlust geben oder werden die vollen 12 VAC sauber herauskommen?

der BJT spielt keine Rolle. Die Ansprechzeiten der Relais sind um Größenordnungen größer. Dein Ansatz macht also sehr viel Sinn.
Hast du also eine zweite Spannungsschiene, um das Relais oder das Gate des Mosfets zu steuern?
Wäre das Ersetzen einer Sicherung oder das Zurücksetzen eines Unterbrechers akzeptabel? Dies scheint ein Ausnahme-/Fehlererkennungs-/Schutzsystem zu sein. Wenn es sich um eine Brechstangenschaltung handelt, würde dies wahrscheinlich funktionieren. Es würde Ihnen die Geschwindigkeit eines Halbleitergeräts geben, das als extremer Nebenschlussregler fungiert, bis die Sicherung / der Trennschalter auslöst, und die Einschalteigenschaften eines Relais.
Grundursache: Warum steigt Ihre Versorgung möglicherweise über den Grenzwert - reparieren Sie es an der Quelle und verwenden Sie kein Pflaster.
@RoyC: Ich hatte zuerst diesen Ansatz und benutzte einen TRIAC als Brechstange. Es funktionierte, aber mein Monitor war zu empfindlich und löste die Brechstange bei kurzen Spannungsspitzen / Transienten aus, also gab ich diese Idee nach dem Umschalten vieler Sicherungen endgültig auf. Ich hätte wahrscheinlich einen Stromsensor / Begrenzer bauen können, aber ich habe nicht viel Platz auf der Platine, also habe ich es aufgegeben.
@Andyaka: Die fraglichen Netzteile sind > 30 Jahre alt und in Harz eingekapselt. Reparaturen sind nicht möglich, nicht einmal Ersatz (aus Gründen möchte ich hier nicht näher darauf eingehen), daher gibt es hier nur Pflaster-Möglichkeiten.

Antworten (3)

Das Tutorial, das Sie verlinkt haben, ist viel zu einfach. Ich würde Ihnen empfehlen, sich dieses anzuschauen, das detaillierter ist, ohne übermäßig komplex zu werden: MOSFET als Schalter - Tutorial

Q1:

Wenn ich richtig verstehe, erfordert Ihre Anwendung das Abschneiden einer Schiene, die eine mit Masse verbundene Last (oder mehr als eine) mit 5 V versorgt.

Wenn Sie das tun möchten, benötigen Sie einen High-Side-Schalter. Ein P-Kanal-Leistungs-MOSFET im Anreicherungsmodus ist möglicherweise die beste Option, da es viele Geräte mit logisch kompatibler Gate-Schwellenspannung gibt (eine sehr praktische Funktion).

Suchen Sie in der MOSFET-Auswahlanleitung von Vishay Siliconix, International Rectifier oder einem anderen Hersteller nach einem geeigneten Gerät.

Dieser eine Si4477DY könnte aufgrund seines sehr niedrigen RdsON (< 6 mOhm, dh 12 mV Abfall bei 2 Ampere) und weil er beim Erden seines Gates tief angesteuert wird (Sie haben Vgs = -5 V), für Ihre Anwendung geeignet sein. Sie können auch einige seiner Fähigkeiten gegen ein günstigeres oder bequemer verpacktes Gerät eintauschen, es liegt an Ihnen.

Wenn Sie einen extrem niedrigen RdsON benötigen, könnten Sie sich für einen N-Kanal-MOSFET entscheiden, aber dann benötigen Sie zusätzliche Schaltungen, um sein Gate anzusteuern (z. B. LTC1154), und die Komplexität kann ziemlich schnell eskalieren. Ich rate davon ab.

Q2 :

Sie können eine AC-Last durch zwei MOSFETs schalten, aber beachten Sie, dass ihre Body-Dioden abwechselnd leiten, wodurch etwas Spannung abfällt. Für eine 12-V-Wechselstromlast ist es möglicherweise besser, nur ein Relais zu verwenden.

  1. Ja, FETs eignen sich sehr gut zum Schalten von Gleichstrom. Tatsächlich sind FETs in dieser Hinsicht besser als BJTs. Es ist kein Problem, einen FET zu haben, der mit 2 A und viel mehr umgehen kann.
  2. Wenn Sie Wechselstrom schalten möchten, würde ich Ihnen empfehlen, sich Triacs und Optotriacs anzusehen.

Ich denke, das Gerät, das Sie suchen, ist zB der LTC4360 im Falle des 5-V-Schutzes. Es ist eine einfache Lösung für den Überspannungsschutz und schaltet Ihren Ausgang innerhalb ab 1 μ S von (laut FET). Anbei der passende Schaltplan von LT.Überspannungsschutz von LT

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