MOSFET als Schalter?

Der gezeigte Transistor ist ein P-Kanal-MOSFET, der als "High-Side-Schalter" wirkt. Üblicherweise wird ein N-Kanal-MOSFET-Low-Side-Schalter verwendet, aber was Sie haben, funktioniert so lange, wie Sie etwas zum Drain hinzufügen, wie in diesem Bild des P-Kanal-MOSFET-Schalters von http://www.electronics- tutorials.ws/transistor/tran_7.html :

Wenn die Steuerung auf "HI" geht, ist der MOSFET-Schalter "AUS". Wenn die Steuerung auf "LO" geht, fungiert der MOSFET als Schalter und schließt im Wesentlichen Drain und Source kurz. Dies ist zwar nicht ganz richtig, aber es ist eine gute Annäherung, solange der Transistor vollständig gesättigt ist. Das von Ihnen gezeigte Schema kann also verwendet werden, um 12 V auf etwas umzuschalten, aber es verbindet den Ausgang nicht mit 0 V, es sei denn, es wird ein Pulldown-Widerstand verwendet, wie im obigen Bild gezeigt.

Das entgegengesetzte Steuerungsszenario funktioniert für einen N-Kanal-MOSFET: Die LO-Steuerung schaltet den Schalter aus, die HI-Steuerung schaltet den Schalter EIN. Ein N-Kanal ist jedoch besser als "LO-seitiger Schalter" geeignet, der den Ausgang mit Masse anstelle von VDD verbindet, wie in diesem Bild eines N-Kanal-MOSFET-Schalters:

WICHTIGER HINWEIS: Die rote Linie vom Eingang zur Masse ist einfach eine Darstellung des Eingangs, der mit Masse kurzgeschlossen wird, um einen 0-V-Eingang zu erhalten. Dies wäre in keinem physikalischen Schaltungsaufbau enthalten, da es das Eingangssignal gegen Masse kurzschließen würde, was eine schlechte Idee ist.

Der tatsächliche Spannungspegel, der bestimmt, ob der FET ein- oder ausgeschaltet ist, wird als Gate-Schwellenspannung bezeichnet. Sogenannte "Logic Level Gates" arbeiten bei niedrigeren Spannungen, die in digitalen Schaltungen üblich sind, wie 1,8 V, 3,3 V oder 5 V. Obwohl das Überschreiten dieser Schwelle den Schalter nicht vollständig ein- oder ausschaltet, ermöglicht es lediglich, dass der FET beginnt oder aufhört zu leiten. Der FET sollte mit den im Datenblatt angegebenen Werten vollständig gesättigt sein, um vollständig ein- oder ausgeschaltet zu werden.

Ich sollte auch hinzufügen, dass es ziemlich üblich ist, einen Pull-up-Widerstand (ca. 10 k) am Gate des P-Kanal-MOSFET einzubauen, um ihn in unbekannten Zuständen AUS zu halten. In ähnlicher Weise wird am Gate des N-Kanal-MOSFET ein Pull-Down-Widerstand verwendet, um ihn in unbekannten Zuständen AUS zu halten.

Sie verwenden einen P-Kanal-MOSFET als High-Side-Schalter. Das ist gut. Die Richtung, in der Sie es verdrahtet haben, ist in Ordnung.

Solange „Control“ 12 V oder mehr beträgt, ist der Schalter „off“. Wenn es unter 10 V oder so fällt, beginnt der MOSFET zu leiten (wie viel es genau fallen muss, hängt von der Vgs-Schwelle des Geräts ab).

Um eine Logikpegelsteuerung (0-5 V oder 0-3,3 V) zu verwenden, verwenden Sie normalerweise einen Pull-up-Widerstand von Gate zu Source (z. B. 1 kOhm oder so) und einen Kleinsignal-N-Kanal-MOSFET dazwischen Tor und Boden. Wenn das Signal in das Gate des kleineren N-Kanal-MOSFET geht, öffnet es und zieht das Gate des P-Kanals auf Masse, und somit beginnt der P-Kanal in der blockierten Richtung zu leiten. (Es leitet immer in die andere Richtung, also nicht die Klemmen vertauschen!)

Sobald das Gate des Kleinsignal-N-Kanals wieder auf Masse geht, hört es auf zu leiten; Die Eingangsspannung zieht das Gate des P-Kanal-MOSFET nach oben, und der P-Kanal hört auf zu leiten.

Jemand hat nach einem Schaltplan für die Schaltung zur Steuerung dieses P-Kanal-MOSFET mit Logikpegeleingängen gefragt, also habe ich bearbeitet, um Folgendes hinzuzufügen:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ich konnte nicht herausfinden, wie ich die Namen der Komponenten ändern kann - normalerweise möchten Sie einen Signaltransistor wie einen BS170 für den unteren N-Kanal-Umschalter. Sie können die Widerstände auch auf Ihren bevorzugten Kompromiss zwischen Stromverbrauch und schnellem Schalten abstimmen (die Stromwerte sind ziemlich aggressiv für schnelles Schalten; 10 kOhm funktionieren oft gut). Die Fähigkeit des Ausgangs, auf 0 V getrieben zu werden, hängt von der Last ab . Wenn die Last den Ausgang von selbst auf 0 V herunterzieht, kann dies den Ausgang zwischen 0 V und 12 V umschalten. Wenn die Last rein kapazitiv ist, benötigen Sie einen Pulldown-Widerstand zwischen Ausgang und Masse, wie Kurt zeigt.

Ein N-Kanal-MOSFET funktioniert, wie Kurt vorschlägt, nur, wenn er entweder am unteren Ende liegt oder wenn Sie eine Bootstrap- / Ladungspumpenschaltung verwenden, um die Spannung in das Gate über die 12-V-Quellenspannung zu erhöhen. Der N-Kanal als "High-Side-Schalter" wird nur verwendet, wenn Sie viel aus Ihrer Schaltung machen (daher sind die Kosten für den P-Kanal von Bedeutung) oder die Schaltung sehr empfindlich auf Verluste reagiert (daher ist der niedrigere Rdson von N-Kanälen von Bedeutung.)

Kann "Output" im gezeigten Bild basierend auf "Control" auf 0 V oder 12 V gesteuert werden?

Ja, dies erzeugt 12 V, wenn die Steuerleitung "niedrig" ist, und wenn Sie einen Widerstand gegen 0 V vom Drain hätten, wäre der Ausgang 0 V, wenn die Steuerleitung hoch ist (12 V).

Die Steuerleitung muss mindestens 12 V haben, um den FET auszuschalten (wodurch der Widerstand gegen Masse den Ausgang auf 0 V ziehen kann), und irgendwo zwischen 11 V und 6 V (typische Werte und abhängig vom FET), um den FET einzuschalten .

Wird die Art und Weise, wie Drain und Source angeschlossen sind, ein Problem sein?

Nein, das wird kein Problem sein