Требуется пояснение по поводу использования 2 транзисторов в качестве переключателя

Мне предлагается использовать следующий дизайн для управления нагрузкой с помощью микроконтроллера. Я хотел бы знать, почему необходимо использовать 2 транзистора (n-ch и p-ch) для переключения, а не только один?

Я искал по Google и YouTube, и большинство страниц использовали один транзистор (в основном, n-ch) для переключения, как эта страница:

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html

Не могли бы вы объяснить мне преимущества или недостатки такой конструкции (2 транзистора) по сравнению с однотранзисторными переключателями?

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

transistors switches

— Нима Сайеджи
источник

Цифровое напряжение ввода / вывода, вы знаете, что это такое? Я думаю, что это меньше, чем 5V.

— DiBosco

зависит, если я подключу его к Arduino nano, это будет 5 В, если я подключу к Arduino MKRFox1200, это будет 3,3 В. но эта схема хорошо работает с обоими. для транзисторов я использовал NDP6020P в качестве P-ch и IRL1540N в качестве N-ch с низким VGS (th), и вместо резисторов 10K я использовал резисторы 100K.

— Нима Сайеджи

N-ch - IRLI540N, и таблица данных доступна через infineon.com/dgdl/…

— Нима Саеджи

В статье, на которую вы ссылаетесь, говорится о высоких и низких схемах. Вы понимаете разницу между высоким и низким уровнем вождения? Понимаете ли вы, как полевой транзистор p-типа включается и выключается по сравнению с n-типом, и как два разных типа полевых транзисторов приводят в действие нагрузки?

— DiBosco

см. также этот ответ:

— Ник Алексеев

Ответы:

Если размах цифрового сигнала составляет 5 В, то вы можете использовать только окончательный FET P-канала.

Преимущество двухтранзисторной схемы заключается в том, что переключаемое напряжение питания и напряжение питания цифрового сигнала не обязательно должны быть одинаковыми. Схема, которую вы показываете, будет работать при напряжении питания до максимального напряжения GS, которое может выдержать второй FET.

— Олин Латроп
источник

Спасибо, Олин, могу ли я сделать вывод, что все однотранзисторные схемы имеют одинаковое напряжение на VSS (которое будет переключаться) и уровень напряжения сигнала (в данном случае вывод GPIO)?

— Нима Сайеджи

@Nima: для переключателя на стороне высокого уровня, как вы показываете, вы обычно используете только один транзистор, если размах логического уровня распространяется на переключаемое напряжение питания. В противном случае, транзистор не может быть надежно выключен.

— Олин Латроп

Это верхний боковой переключатель. Большинство схем, которые вы, вероятно, видели, являются переключателями нижней стороны. Переключение верхней стороны добавляет некоторые интересные проблемы, которые являются уникальными для этого приложения. Таким образом, существует множество причин для двухступенчатого переключения, который вы указали. Два основных из них:

Даже когда коммутируемое напряжение совпадает с напряжением вашего логического источника питания, выходное логическое напряжение высокого уровня может быть значительно ниже, чем шина. Это может привести к непоследовательному переключению одного P-канального MOSFET.
Затвор полевого МОП-транзистора в основном представляет собой конденсатор, и поскольку полевой МОП-транзистор с каналом P-типа полагается на этот подтягивающий резистор для его выключения, размер этого подтягивающего элемента должен быть относительно небольшим, если вам нужно быстро переключить это питание , Таким образом, ток, который вы должны иметь в состоянии снизить нагрузку при включенном N-канале, может быть намного выше, чем ваш GPIO.

Дополнительные преимущества

Двухступенчатое управление также позволяет переключать на нагрузку намного более высокое напряжение, чем логическое питание. Теоретически вы можете переключиться на максимум Vds устройства P-Channel с помощью двухступенчатого драйвера. Однако необходимо изменить схему, чтобы ограничить напряжение на затворе P-канала до значения ниже Vgs_max. Кроме того, переключение верхней стороны очень высоких напряжений, в общем, проблематично.
Используя N-канал малого сигнала для первого устройства, вы можете значительно уменьшить емкостную нагрузку на выводе GPIO. Это уменьшает нагрузку на последний и делает вашу логику менее «шумной».

— Trevor_G
источник

В дополнение к вашему ответу, мой опыт работы в отрасли (по крайней мере, в Великобритании) заключается в том, что их чаще называют «драйверами высокой стороны» и «драйверами низкой стороны», часто сокращенно называемыми «HSD / LSD».

— Грэм

Как дополнение к ответу @ OlinLathrop, другая разница между FET P-канала (с дополнительным N-каналом или без него) и FET N-канала, показанная в вашей ссылке, заключается в том, что P-канал является боковой переключатель (переключает Vcc на нагрузку), в то время как N-канал является переключателем на нижней стороне (переключает землю на нагрузку).

Для простых нагрузок без дополнительных входов / выходов, таких как светодиоды, двигатели и т. Д., Подойдет переключатель нижней стороны. Для нагрузок с входами / выходами, подключенными к цепям с отдельным питанием, таким как другие микроконтроллеры или датчики, как правило, предпочтительно поддерживать заземление и использовать переключатель на стороне высокого уровня.

— DoxyLover
источник