PFET zum Ein-/Ausschalten der Systemleistung

Es gibt ein paar Probleme mit Ihrer Schaltung. Ich werde versuchen, sie anzusprechen und Ihre spezifischen Fragen zu beantworten. Meine Antwort basiert auf Ihrer Schaltung "Version 2".

Erstens ist der Wert für R7 etwas hoch. Wenn die Batterie noch gut ist, hält dieser Widerstand den Strom in die Basis von Q1 sehr niedrig, was sehr wenig Strom durch die grüne LED zulässt. Der Spannungsabfall über R5 ist daher klein, was bedeutet, dass Vce von Q1 etwas groß sein wird. Wenn es zu groß ist, gibt es genug Spannung, um Q2 einzuschalten, wodurch auch die rote LED aktiviert wird. Ich würde empfehlen, R7 um eine Größenordnung zu reduzieren. 4.7k sollte besser funktionieren.

Ich denke, Sie haben möglicherweise ein Missverständnis darüber, wie ein P-Kanal-MOSFET funktioniert. Sie arbeiten das Gegenteil eines N-Kanals. Wenn die Spannung am Gate kleiner ist als die Spannung an der Source , leitet der Transistor. Wenn die Spannung am Gate gleich (oder etwas kleiner als) die Source ist, leitet der Transistor nicht. Die Art und Weise, wie Sie das Gate angeschlossen haben, bewirkt tatsächlich das Gegenteil. Wenn die Batterie gut ist, ist die rote LED nicht leitend. Sie haben richtig eingeschätzt, dass die Spannung an der Unterseite von R6 ungefähr gleich der Stromschiene ist. Dadurch wird das Gate auch gleich der Stromschiene, was bedeutet, dass der Q4 ausgeschaltet ist. Wenn die rote LED leitet, wird die Spannung am Gate heruntergezogen und bewirkt, dass Q4 eingeschaltet wird.

Es gibt wahrscheinlich mehrere Möglichkeiten, das Gate von Q4 dazu zu bringen, niedrig zu werden, wenn die Batteriespannung hoch ist, und niedrig, wenn die Batteriespannung niedrig ist. Ich persönlich würde eine stabile Spannungsreferenz und einen Komparator verwenden, um einen schönen, klaren Übergang zu erhalten. Aber um im Sinne Ihres Designs zu bleiben, hier ist eine Alternative, die dem Geschmack Ihrer Schaltung ähnelt.

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

Sie können sehen, dass die Transistorlogik zum Ein- und Ausschalten von Q4 ähnlich ist, aber ich zapfe den Knoten zwischen D1 und R8 ab und füttere ihn in die Basis eines neuen npn. Sie könnten fast Q1 verwenden, anstatt einen neuen Transistor zu platzieren, aber die Basis von Q2 bewirkt, dass Strom durch D2, R5 und R9 fließt, und daher ist die Spannung dort nicht ganz das, was wir wollen.

Eine Sache, die Sie bei der automatischen Abschaltung beachten sollten, ist, dass Sie Leistungsschwankungen erfahren können. Wenn der Stromkreis nach U3 die Batterie so weit entleert, dass die Abschaltung aktiviert wird, kann die plötzliche Entspannung der Batterie dazu führen, dass ihre Spannung wieder über den Schwellenwert ansteigt. Dadurch wird Q4 wieder eingeschaltet, was dazu führt, dass die Schaltung wieder Strom abzieht, wodurch der Zyklus wiederholt wird. Möglicherweise für eine lange Zeit. Wenn dies nicht akzeptabel ist, müssen Sie eine Hysterese in die Schaltung einarbeiten.

Um Ihre spezielle Frage zu D4 zu beantworten, ja, Sie können diese Diode dort verwenden. Solange die Spannung am VINPin von U3 nach dem Diodenabfall im akzeptablen Bereich liegt. Und natürlich muss D4 in der Lage sein, die maximale Strommenge in der nachgeschalteten Schaltung bequem zu handhaben. Dasselbe gilt natürlich für Q4. Außerdem müssen Sie den Spannungsabfall an Q4 aufgrund des Rds(on) des Transistors berücksichtigen.

Sie sagen, Sie verwenden eine 9-V-Batterie. Ist dies ein Standard-9-V-Alkali, das in Rauchmeldern und dergleichen verwendet wird? Wenn ja, bin ich gespannt, wie viel Strom Sie erwarten, daraus zu ziehen. Diese Arten von Batterien haben in der Regel (relativ) hohe Innenwiderstände und können nicht viel Strom liefern, bevor ihre Spannung erheblich abfällt. Wenn Sie nur in den 10er Milliampere sind, sind Sie wahrscheinlich in Ordnung. Viel höher und Sie könnten auf Spannungsprobleme stoßen.

Ich bin mir nicht sicher, ob der P-Kanal-MOSFET richtig vorgespannt ist. Ihre andere Logik scheint jedoch richtig zu sein. Q4 benötigt das Gate negativ in Bezug auf die Quelle, um zu leiten. Umgekehrt, wenn das Gate positiv oder in der Nähe des gleichen Potentials wie die Source gehalten wird, leitet es nicht.

Ich würde die Anschlüsse an Source und Drain umdrehen. Außerdem sollte ein Widerstand zwischen der V_Batt-Schiene und dem Gate sein. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Gerät ausschalten kann. Entfernen Sie dann R12 und verbinden Sie die Verbindungsstelle von R6 und Q2-Kollektor direkt mit dem Q4-Gate. Dies sollte sicherstellen, dass Sie Q4 ein- und ausschalten können.