High-Side-Schaltung 12 V mit BJT/MOSFET

Ich glaube, ich war mit einem früheren Beitrag zu ehrgeizig, also lasst uns ein bisschen zurücksetzen.

Ich möchte einen 3,3-V-Ausgang von einem Raspberry Pi verwenden, um eine 12-V-Last hochseitig zu schalten. Ich dachte, dies sei mit einer Kombination aus PNP- und NPN-Transistoren nach dem Beispiel hier möglich , aber ich bin mir nicht sicher, ob dies an 3,3-V-Basis und 12-V-Kollektor angepasst werden kann. Ist es möglich, dies mit 2N2222- und 2N2907-Transistoren bei einer Last von weniger als 800 mA zu replizieren?

Wenn das keine Option ist, sollte ich diesem Beitrag folgen und hier einen MOSFET verwenden , aber es ist nicht ganz klar, nach welchen Eigenschaften ich in einem MOSFET suchen sollte. Benötige ich einen Drain-Down-Strom, der größer ist als meine Last (z. B. reicht ein Drain-Down-Strom von -3,7 A für eine 800-mA-Last) und eine Gate-Source-Spannung, die niedriger ist als meine Basis (z. B. 3 V)?

Danke

es muss ein P-Kanal sein. Die Gate-Spannung wird vom bipolaren T1 gegeben, wenn es eingeschaltet ist, haben Sie ~ 10 V. Genug, um es auf den P-Kanal zu schalten. Wie viel Strom willst du am Mosfet verschwenden?
Nun, ich würde nur den MOSFET-Weg gehen wollen, wenn es meine einzige Option wäre. Die einzige andere Alternative, die ich kenne, ist ein 5-V-Relais mit einem Operationsverstärker. Würde die Schaltung hier diesem Beispiel folgen oder müssen die PNP- und NPN-Widerstände geschaltet werden? Klicken

Antworten (2)

Wenn Sie die Einhaltung der 800-mA-High-Side-Stromversorgung ernst meinen und bei BJTs bleiben möchten, benötigen Sie etwas mehr. Ein TIP32C ist ziemlich billig und wird von Jameco für 39 Cent (+Versand) verkauft oder gehen Sie auf ebay für noch billigere Quellen. Es wird in einem TO220-Gehäuse geliefert, was Sie hier wollen.

Denken Sie daran, dass VCEsat in diesen Leistungs-BJTs hoch sein kann, und Sie sollten mit etwa 0,5 V oder so rechnen. Dies deutet auf eine Verlustleistung von etwa 500 mW (einschließlich Basisstrom) hin. (Für die meisten BJTs in einem TO220-Gehäuse würde ich mir auf dieser Ebene nicht so viele Gedanken über einen Kühlkörper machen. Er sollte an der Luft in Ordnung sein oder auf eine Platine gedrückt werden. Es ist jedoch immer noch eine gute Idee, das Datenblatt zu überprüfen um sicher zu sein.)

Die Schaltung könnte etwa so aussehen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Q2 arbeitet hier als Stromsenke. Ich gehe davon aus, dass Ihr Raspberry Pi-Ausgangspin (wahrscheinlich) eine Ausgangsimpedanz von etwa 100 Ohm aufweist, sodass Sie sich meiner Meinung nach keine großen Gedanken über das Klingeln machen müssen. R1 ist da, um Q1 auszuschalten, wenn Q2 ausgeschaltet wird. Sein Wert ist nicht kritisch. R2 könnte wahrscheinlich etwa 60 Ohm betragen, aber 56 ist ein Standardwert. RLOAD ist nur ein Dummy, der Ihre 800-mA-Last darstellt.

Ihr Ausgang wird natürlich nicht ganz 12 V erreichen. Es wird einen VCEsat-Abfall von vielleicht 0,5 V geben, also erwarten Sie dort nur etwa 11,5 V. Hoffentlich ist das in Ordnung.

Im obigen Fall wird der 2N3904 AUCH Wärme abführen. Ich schätze, dass etwa 9 V über VCE bei 43 mA bei kontinuierlichem Betrieb nahe an 400 mW liegen. Das beunruhigt mich, obwohl Sie vielleicht damit vorbeilaufen könnten. Es schlägt vielleicht eine andere Wahl für Q2 vor, die jedoch auch in einem TO220 enthalten ist.

Oder eine andere Topologie (eine, die einen weiteren Widerstand und eine andere Anordnung erfordert). So etwas vielleicht:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

In diesem Fall ist der Kollektor von Q2 im eingeschalteten Zustand niedrig (etwa 0,2 V), und die VBE von Q1 beträgt etwa 1 V. Der Abfall über R3 beträgt also ungefähr 10,8 V. Bei 40mA bedeutet dies einen Wert von etwa 270 Ohm. Ich habe R2 so eingestellt, dass er auch dann etwa 3 mA liefert.

Q2 wird jetzt nur noch näher an 200 mV bei 43 mA abgeführt, also etwa 8 mW. Viel, viel besser und das wird für jeden NPN-BJT mit kleinem Signal kein Problem sein. Aber R3 wird jetzt vielleicht ein Viertel bis ein halbes Watt oder so (10,8 V quer) ableiten, also müssen Sie sicherstellen, dass es auf 1/2 Watt oder mehr dimensioniert ist.

Nur zur Verdeutlichung, ist der wirkliche Unterschied zwischen den beiden, dass entweder Q2 oder R3 eine beträchtliche Wärmelast hat? Ich nehme an, beide sind in Ordnung, solange ich einen 1 / 2W-Widerstand oder einen 2N2222 anstelle eines 2N3904-NPN-Transistors verwende?
Es gibt noch andere Unterschiede, aber sicher – man könnte es so sehen. Es ist oft billiger, nur einen TO220 BJT für Q2 im ersten Stromkreis zu bekommen, anstatt einen halben Watt- oder einen Watt-Widerstand (ein Watt hier, glaube ich). Aber es gibt andere Unterschiede. Wenn der E / A-Pin "steifer" wäre (eher wie ein Netzteil mit niedriger Impedanz), könnte der erste Schaltkreis kurzzeitige Hochfrequenzschwingungen erfahren, der andere wahrscheinlich nicht. Aber ich glaube nicht, dass das hier ein Problem ist. Der zweite ähnelt eher dem, was Sie im Internet sehen. Den ersten wirst du nicht oft sehen. Aber es funktioniert auch.

Da Sie einen einfachen Schalter und kein PWM wollen, ist die Lösung mit NPN und PNP gut. Ersetzen Sie jedoch in Ihren Schaltplänen den NPN-Basiswiderstand durch 1 kOhm, ersetzen Sie den anderen Widerstand durch 1 kOhm und wählen Sie einen stärkeren PNP, der 2N2907 ist nur 600 mA fähig. Es ist auch eine gute Praxis, einen Widerstand (z. B. 10 kOhm) zwischen die Basis und den Emitter des PNP zu schalten (Basis schwebt nicht, wenn NPN ausgeschaltet ist).

Sehr tolles Feedback Jungs!! Das ist genau das, wonach ich gesucht habe. Der Schaltung, mit der ich gearbeitet habe, fehlte der Pull-up-Widerstand R1 / R2, und die Widerstände müssen ziemlich geändert werden. Danke für die Hilfe, ich werde es dieses Wochenende mal ausprobieren.
High-Side-Schaltung 12 V mit BJT/MOSFET
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