NMOS-FET mit negativem Drain

Ich versuche, mit einem Gate-Signal von 0 V bis + 3 V einen Schalter zwischen einer Versorgung von -15 V und + 15 V zu erstellen.

Mit der positiven Gate-Spannung habe ich einen NMOS-FET ausprobiert. Dies funktioniert wie erwartet mit einem Drain von +10 V, aber mit einem Drain von -10 V verhält sich der FET einfach wie eine Diode und lässt nur 0,6 V über sich selbst oder nichts fallen.

Gibt es für diese Anwendung einen geeigneten Transistor oder muss Vg immer zwischen Vd und Vs liegen? Außerdem versuche ich auch, die Schaltung so minimal wie möglich zu halten.

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Um mein Problem weiter zu erklären: Ich muss einen Kondensator zu einem bestimmten Zeitpunkt entladen (wenn sich ein IC ausschaltet) und ihn an Masse klemmen, da sonst andere von Kondensatoren gehaltene Spannungsleitungen in ihn eindringen und Chaos verursachen (insbesondere die negative Spannungsleitung). . Natürlich sollte dies nicht passieren dürfen, aber das Leckageproblem liegt derzeit außerhalb meiner Kontrolle, weshalb ich versuche, eine Lösung zu finden, nur für den Fall, dass ich damit feststecke.

Außerdem kann der Pegel des GPIO-Steuersignals aktiv hoch oder aktiv niedrig sein.

Ich hatte etwas Freude an der Verwendung eines einzelnen JFET, aber er ist nicht so gut wie ein MOSFET, da der JFET mehr leitet als ein MOSFET, wenn er "aus" ist. Ich schaue mir mal den Level-Shift an.

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Die Leitung, die ich mit "VCOM" zu behandeln versuche, bewegt sich während des normalen Betriebs tatsächlich zwischen -15 V und + 15 V und endet bei 0 V. Wie ich oben erklärt habe, bleibt es jedoch nach dem Betrieb nicht auf 0 V, weshalb ich versuche, es bei Bedarf auf Masse zu bringen.

Welchen MOSFET hast du? Eine Teilenummer und ein Link zum Datenblatt ermöglichen es uns, genauere Antworten zu geben.
Welche Last muss er fahren?
Auch der Schaltplaneditor scheint behoben zu sein. Könnten Sie bitte Ihre Frage bearbeiten und ein Schema genau hinzufügen, was Sie versuchen (Strg-M oder die Schaltfläche in der Symbolleiste, die im Editor wie ein Schema aussieht).
Mir ist die Last oder die Art und Weise, wie sie angeschlossen ist, nicht klar. Meinen Sie den Kondensator, der über den Mosfet angeschlossen ist? Das Schema zeigt den zwischen gnd und -10 angeschlossenen Mosfer, der kurzgeschlossen wird, sobald sich der Mosfet einschaltet.
Ja, es ist der Speicherkondensator für eine Spannungsversorgungsleitung, die ich an Masse klemmen möchte.
Wenn der Drain jedoch entweder +15 V oder -15 V haben kann und die Source geerdet ist, leitet die Mosfer-Diode eine der beiden Polaritäten (je nachdem, ob es sich um einen P-Mosfet oder einen N-Mosfet handelt). Ich denke, Sie brauchen einen Halbleiterschalter , der zwei Mosfets verwendet (und das komplizierte Laufwerk, das er für eine diskrete Gerätelösung einführt).
Ja das stimmt. Ein SSR würde gehen, schade nur um den Preis :s

Antworten (3)

Alle MOSFETs haben von Natur aus eine Body-Diode zwischen Source und Drain. Diese Diode ist bei normaler Verwendung in Sperrrichtung vorgespannt, aber wenn Sie den Drain auf ein niedrigeres Potential als die Source eines N-Kanal-FET legen, werden Sie, wie Sie festgestellt haben, diese Diode in Vorwärtsrichtung vorspannen.

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Mehr zur Body-Diode: MOSFET: Warum sind Drain und Source unterschiedlich?

Sie müssen einen Weg finden, den MOSFET in Ihrer Schaltung so zu platzieren, dass der Drain ein höheres Potenzial hat als die Source. Oder Sie können einen P-Kanal-MOSFET verwenden, bei dem der Drain auf einem niedrigeren Potential als die Source liegen muss .

In jedem Fall benötigen Sie wahrscheinlich eine Art Pegelverschiebungsschaltung , um Ihren 0-V-3-V-Logikeingang auf die Pegel zu übersetzen, die für die von Ihnen ausgewählte MOSFET-Anordnung erforderlich sind. Dies kann so einfach sein wie ein weiterer Transistor (normalerweise ein billiger BJT) und ein Widerstand oder eine komplizierte Anordnung zum Schalten des MOSFET mit sehr hohen Geschwindigkeiten, die Dutzende von Komponenten und möglicherweise sogar zusätzliche Spannungsversorgungen umfassen kann. Es hängt alles von Ihrer Anwendung ab.

Um den P-Mosfet mit einem Steuersignal von 0-3V zu steuern, benötigt er einen Pegelumsetzer, in diesem Fall kann er auch einen N-Mosfet verwenden. Was wäre der Vorteil des Wechsels von einem N-Mosfet zu einem Pmosfet?
@alexan_e Ein N-MOSFET benötigt möglicherweise eine Spannung über dem verfügbaren Wert, sodass nicht nur ein Pegelumsetzer, sondern eine Art zusätzliche Versorgung erforderlich ist. Zugegeben, es gibt genug Mehrdeutigkeit in der Formulierung, dass dies möglicherweise nicht wahr ist. Ich würde vorschlagen, die Frage so zu bearbeiten, dass sie einen Schaltplan enthält, aber CircuitLab scheint gerade kaputt zu sein.
You may need a circuit to shift your logic input up to the source voltage, but that's easily accomplished with a resistor and another transistorIch denke, dass definitiv ein Pegelumsetzer erforderlich sein wird, aber ich habe Probleme, mir vorzustellen, wie ein einzelner Transistor (NPN oder PNP), der von 0-3 V gesteuert wird, einen Pmosfet schalten kann, dessen Quelle 0 V beträgt, indem nur die verfügbaren Masse- und -10-V-Leitungen verwendet werden . Kannst du bitte die Konfiguration beschreiben?
@alexan_e Ich glaube, ich habe die Beschreibung in der Frage möglicherweise falsch verstanden. Mal sehen, ob wir einen Schaltplan hinzugefügt bekommen, dann werde ich Einzelheiten hinzufügen.
Ich frage nicht nur, um nervig zu sein, ich habe wirklich versucht, eine Konfiguration zu finden, die den beschriebenen P-Mosfet mit einem einzigen Transistor steuern kann, aber keine hat funktioniert, also bin ich wirklich interessiert, ob es tatsächlich einen Weg gibt, der funktioniert ohne einen zweiten Transistor oder eine zweite Spannungsquelle (wie ein 3v3) zu verwenden.
@alexan_e Sie könnten eine Anordnung wie in Ihrem ersten Schaltplan haben, jedoch mit Q2 und den Lastaustauschstellen. Wenn der Eingang hoch ist, zieht R3 v G S auf -10 V und der MOSFET ist eingeschaltet. Wenn der Eingang niedrig ist, ist Q1 eingeschaltet und zieht v G S auf -3,3 V, wodurch Q2 ausgeschaltet wird.
Aber mein Steuertransistor verwendet eine zweite Quelle von 3 V, als ich Sie zuvor (erster Kommentar) nach dem Vorteil der Verwendung eines P-Mosfets gefragt habe, sagten Sie, dass ein N-Mosfet erforderlich sein wird, also nahm ich an, dass ein P-Mosfet nur erforderlich wäre not only a level-shifter but an additional supply of some sorta Pegelumsetzer ohne zweite Spannungsquelle. Aus diesem Grund habe ich versucht herauszufinden, wie dies für einen P-Mosfet ohne diese 3-V-Quelle funktionieren kann, aber ich konnte keine Lösung finden. Die Lösung, auf die Sie sich beziehen, verwendet dieselbe Quelle, die ich für den N-Mosfet verwenden musste, oder fehlt mir etwas?
@alexan_e wie gesagt, ich habe die Beschreibung in der Frage möglicherweise falsch verstanden.

Ein Pegelumsetzer zwischen dem N-Mosfet und der Steuerspannung würde helfen

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Eine andere Option ist ein ähnliches Design wie oben, jedoch mit einem Optokoppler, der das Gate nach oben (auf den Boden) zieht.

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Zieht dein erster Schaltplan nicht v G S bis 13V? Wollten Sie aus R3 und R5 einen Spannungsteiler machen oder rechnen Sie mit einem MOSFET, der 13 V am Gate verarbeiten kann?
@PhilFrost Ich habe in meinem Kommentar "substanziell" verwendet, das ist genau das Gegenteil von dem, was ich meinte. Umformulierung: R3 ist nur 10 Ohm, der Spannungsabfall ist ohnehin unbedeutend, kann aber auch weggelassen werden. Ja, Vgs wird auf 13 V eingestellt, wenn der Transistor einschaltet, warum ist das ein Problem? Die Standard-Modfets, die mir bekannt sind, haben eine maximale Vgs von 20 V. Ich glaube nicht, dass es sehr häufig vorkommt, dass ein Mosfet nicht mit 13 V umgehen kann.
In der Tat mag es kein Problem sein, aber wir wissen nicht, welche Art von MOSFET hier im Spiel ist. 13 V könnten Ihr Glück bei einigen MOSFETs fordern oder bei anderen völlig in Ordnung sein. Es könnte auch von der Last abhängen: Wenn ein Potenzial für hohe dv / dt besteht, muss der Gate-Treiber aufgrund der Gate-Kapazität Ströme aufnehmen. Da der Gate-Treiber ein 10k-Widerstand ist, ist es möglich, dass wir einige hohe Übergangsspannungen am Gate sehen, daher möchte ich den gesamten Spielraum, den ich für die Gate-Spannung erreichen kann. Wieder vielleicht kein Problem. Ich sage nur, wir wissen es nicht.

Theoretisch könnten Sie mit einem p-Kanal-MOSFET im Verarmungsmodus das tun, was Sie verlangen, aber sie sind überhaupt nicht sehr verbreitet.

Mit zwei P-Kanal-Anreicherungs-MOSFETs und einem Widerstand ist dies einfach zu bewerkstelligen, wenn Ihre Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit nicht hoch sind.

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Um diese einfache Schaltung zu verwenden, muss der Leistungs-MOSFET Q2 über ein Gate verfügen, das für eine zuverlässige Ansteuerung mit 10 V ausgelegt ist. Der Kleinsignal-Pegelverschiebungs-MOSFET Q1 muss ein Typ sein, der mit –3 V ausreichend eingeschaltet wird v G S Es schaltet sich ziemlich träge ein, wenn es sich um einen großen MOSFET handelt, aber das könnte leicht mit einer zusätzlichen Treiberschaltung gelöst werden (ebenso wie die v G S ( M A X ) > |+/- 10V| Erfordernis).

Eine attraktive Idee (wenn es Ihren Lastanforderungen entspricht) könnte darin bestehen, einen dualen p-Kanal-MOSFET zu verwenden , sodass Sie nur einen oder zwei Widerstände benötigen (einer in Reihe mit dem Eingang könnte ratsam sein, je nachdem, was ihn antreibt) und einen einzelnes quadratisches Paket von ~2 mm.

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