Verwenden eines MOSFET zum Ein- und Ausschalten von LEDs, die Sperrspannungen erhalten könnten

Ich habe vor langer Zeit einmal nach einer LED-Schaltung gefragt.

Die Schaltung, die ich machen möchte, ist "Reverse-Voltage-Melder" . Wenn der Eingang umgekehrt wird, leuchtet eine LED (unter D2) auf. Wenn der Eingang eine Durchlassspannung ist, leuchtet natürlich eine andere LED (unter D1) auf.

Außerdem möchte ich diese LEDs nur verwenden, wenn es an einem hellen Ort ist. Mit anderen Worten, in manchen Fällen möchte ich sie ausschalten.

Die Verwendung eines Logik-MOSFET ist meiner Meinung nach eine sehr gute Wahl. Allerdings gibt es ein Problem.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich dachte, das ist richtig, aber ich möchte keinen Rauch machen und ich hatte dies nicht bestätigt. V1 könnte +12V ~ -12V sein. Ist es richtig? Wenn dies nicht der Fall ist, wie kann ich daran arbeiten, um unter allen Bedingungen zu arbeiten ( auch wenn V1 eine Sperrspannung ist )?

D1 ist für die Durchlassspannung und D2 für die Sperrspannung. Bei Sperrspannung schaltet sich die MCU nicht ein, daher habe ich keinen MOSFET in der D2-Schaltung verwendet. Natürlich wird die Sperrspannung 12 V nicht überschreiten. Die maximale Sperrspannung der LEDs beträgt 5V.

** Bearbeiten: Die MCU ist STM32F411RE, die ich verwende. Ich denke jedoch, dass dies keine wichtige Rolle spielen wird. Sie könnten den MCU-Eingang nur als die 0-V / 5-V-Logikquelle betrachten. **

Sie können das BSS138-Datenblatt hier einsehen: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BSS138-D.PDF

Danke schön.

Bist du sicher, dass deine Masseverbindung korrekt ist? Warum hast du die Schaltung geändert? Was lässt Sie glauben, dass die Kathode der LED D1 zuvor nicht mit Masse im Stromkreis verbunden war? Siehe Fragen und Antworten zur maximalen Sperrspannungs-LED hier
@ Unknown123 Entschuldigung. Ich habe gesehen, dass die GND-Verbindung nach einigen Änderungen falsch ist. Zwei LEDs sind einfach parallel geschaltet und haben entgegengesetzte Richtungen. In der Simulation fiel diese Schaltung aus. Ich denke, dass der MOSFET nicht richtig funktioniert, wenn der Eingang eine Sperrspannung ist, aber ich kann mir keine richtige Lösung dafür vorstellen.
ob die Versorgung der LED-Schaltung und des Mikrocontrollers gleich ist?

Antworten (2)

Verwenden Sie ZWEI MOSFETS in einer "Back-to-Back"-Konfiguration, um einen effektiven Einzel-FET ohne Body-Diode zu bilden.

Verbinden Sie Source mit Source, Gate mit Gate.
Nennen Sie einen Abfluss DU = Abfluss oben.
Benennen Sie einen anderen Drain DL = Drain Lower.
Betrachten Sie DL = Source des MOSFET-Paares.
Betrachten Sie DU als Drain des MOSFET-Paares.

Beachten Sie in diesem Diagramm, dass Drain und Source von M2 im Vergleich zur "normalen" Verwendung vertauscht sind.

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Platzieren Sie LEDs in der MOSFET-Drain-Schaltung (zwischen DU und R1)
Verbinden Sie DL mit Masse.
Treiben Sie zwei Gatter (verbunden) als Eingang.
(VIELLEICHT sagen wir 1 Megaohm von verbundenen Quellen zur Erde - versuchen Sie es zuerst ohne).

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Das funktioniert (hoffen wir :-)), weil ein MOSFET ein 2-Quadranten-Gerät ist.
Solange Vgs positiv ist, leitet der MOSFET in beide Richtungen.

Die Simulation möchte das Paar möglicherweise nicht ohne das oben erwähnte 1 Megaohm einschalten.
Das wirkliche Leben wird es normalerweise tun.

Drain DL = Drain Lower.aber Consider DL = source of the MOSFET pair.. Für mich ist das ohne Schaltplan verwirrend.
Eigentlich frage ich mich, ob ich das richtig verstanden habe, aber immerhin ist das Ergebnis 'Gut'. Was Sie gesagt haben, wirkt wie ein Zauber. Selbst wenn Vg = 0 V bei Sperrspannung ist, funktioniert die D2-LED.
@ Unknown123 Die beiden FETs bilden EFFEKTIV einen einzelnen Super-FET, der die Eigenschaften hat, wie ein einzelner NCHannel-MOSFER ohne KÖRPERDIODE in einer Ein / Aus-Anwendung zu funktionieren. Beide Tore werden zu einem neuen Tor zusammengefügt. Beide Quellen sind verbunden UND FLOAT oder über 1 MegaOhm geerdet. Ein Abfluss ist der „neue Abfluss“. Ein Drain ist die "neue" Quelle. Die zwei Abflüsse sind austauschbar, da das Gerät zwei Quadranten hat.
Ah, ich verstehe, was Sie meinen, ist eine Back-to-Back-MOSFET-Konfiguration. Sie könnten in Ihrer Antwort einfach sagen look up back-to-back MOSFET configuration in google for more information, ich würde es auf jeden Fall sofort verstehen. Aber trotzdem danke fürs Erklären.
@ Unknown123 Ich habe ein Diagramm hinzugefügt UND bearbeitet, um "Rücken an Rücken" in die Erklärung aufzunehmen :-).
@ChanhoJeon Die D2-LED sollte NICHT funktionieren, wenn Vcontrol = 0 ist. Haben Sie einen FET mit umgekehrtem d & s gemäß den Anweisungen (und jetzt dem Diagramm)?
Ich habe bestätigt, dass mein Gedanke in der Simulation gemäß Ihren Anweisungen korrekt ist und die reale Schaltung ebenfalls. Ich habe 2N7000 verwendet und ihre Quellen sind verbunden und schweben. Gate ist mit der gleichen Spannung der Quelle verbunden. Wenn also die Eingangsspannung -12 V beträgt, beträgt Vg ebenfalls -12 V.
Bestätigt. Du scheinst recht zu haben. Wenn die Spannung 0 ist, funktioniert dies nicht. Jedenfalls habe ich einen Weg gefunden, damit zu arbeiten.
@ChanhoJeon Wenn Sie Dinge sagen wie " ... wenn die Spannung ... " ist, ist überhaupt nicht klar, was Sie meinen. Und wenn "die Eingangsspannung" === Vin in meinem Diagramm, dann liegt sie NIEMALS bei -12 V, da der MCU-Ausgang bei 0 oder MCU-Vdd = +3V3 oder +5 liegt. Es ist also überhaupt nicht klar, was du meinst. Die Schaltung sollte für JEDE Spannung im Bereich von -12 bis +12 auf der nominalen +12-V-Leitung und 0 oder MCU_Vdd auf der Vin-Leitung funktionieren.
Ich frage mich, ob Vin nicht Minusspannung sein sollte. Ist nur Plusspannung erlaubt?
@ChanhoJeon Die oben vorgestellte Schaltung heißt Bidirektionaler Leistungsschalter - Back-to-Back-verbundene N-MOSFETs in Common-Source-Konfiguration . Sowohl IRF530 als auch BSS138 befinden sich im Erweiterungsmodus. Der n-Kanal-Enhancement-MOSFET wird nur eingeschaltet, wenn die Gate-zu-Source-Spannung größer oder gleich der Gate-Schwellenspannung ist v G S >= v T H . Siehe beispielsweise Abbildung 4. On-Resistance Variation with Gate-to-Source Voltage Seite 4 in Ihrem oben verlinkten BSS138-Datenblatt.
@ChanhoJeon Minusspannung von v ich N ist seit der absoluten Höchstwertung erlaubt v G S von IRF530 und BSS138 ist ± 20 v . Aber mit Negativ v G S Sie könnten die MOSFETs nicht einschalten, stattdessen werden Sie die weiter erhöhen R D S (Drain-Source-Widerstand), die schließlich den Leckstrom reduzieren, der Ihnen in dieser Anwendung nicht viel ausmachen würde.
@ChanhoJeon Wie Unknown23 sagt - - ve Gate-Spannung ist bis zum im Datenblatt angegebenen Maximum ERLAUBT, ABER 1. Es ist nicht das, wonach Sie anfangs gefragt haben - wenn also beim Versuch des Einschaltens eine negative Spannung verwendet wurde, wäre dies "Neue Frage". - nicht "Hat nicht funktioniert". 2. Wie ich oben sagte - bei Verwendung eines MCU ist die Steuerspannung Null oder +ve gegenüber einem MCU mit Massebezug auf Vdd.||| Experimentieren & Lernen ist gut! :-) - das Ausprobieren anderer Anordnungen im Kopf oder in der Simulation oder in der Praxis lehrt Sie viel mehr als nur "die gelieferte Antwort zu verwenden".

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wählen Sie eine beliebige LED, einen N-MOSFET und einen entsprechenden Widerstandswert. Unabhängig von der Polarität der Versorgung funktioniert die Schaltung wie folgt

Bodydiode eines N-MOSFET -> Widerstand -> LED das wars,

Entweder leuchtet eine der LEDs in Bezug auf die Polarität der Versorgung.

Wenn Sie nicht möchten, dass eine der LEDs leuchtet, geben Sie sowohl dem N-MOSFET als auch der MCU eine gültige Gate-Spannung. Jetzt wird der Arbeitsablauf wie folgt sein

Bodydiode eines N-MOSFET -> Widerstand -> N-Kanal eines anderen N-MOSFET

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