Warum einen „Lastschalter“ und nicht nur einen Transistor als Schalter verwenden?

Ich versuche den Vorteil der Verwendung eines "Lastschalters" zum Wechseln von Anwendungen zu verstehen.

Der Lastschalter (wie der folgende) verfügt über zwei Transistoren, um die Arbeit zu erledigen. Warum kann ich nicht einfach einen Transistor (bjt / fet) verwenden, um dasselbe zu tun?

Sie könnten einen einzelnen FET verwenden, aber die Verwendung eines Lastschalter-IC bietet mehrere Vorteile.

1. Spannungen, die höher als die Mikrospannung sind, können geschaltet werden. (Dies kann auch mit 2 Transistoren erfolgen.)
2. Der Lastschalter verfügt über eine integrierte Einschaltstrombegrenzung. Dies kann auch mit diskreten Komponenten durchgeführt werden, erfordert jedoch mehr Engineering.
3. In den meisten Fällen verfügen Lastschalter über eine Überwachung, z. B. über gute Leistung oder Überstromausgänge usw.
4. Die Toleranzanalyse ist einfacher, wenn sich die gesamte Schaltung auf einem Chip befindet und garantierte Daten zu ihrer Leistung vorliegen.

Wie bei allen Dingen der Technik Kompromisse.

Zusätzlich zu dem, was andere Befragte bereits geschrieben haben, verfügt ein Schalter mit einem MOSFET mit einer einzigen Leistung über eine Body-Diode zwischen Source und Drain. Infolgedessen kann der Schalter den Strom nur in eine Richtung blockieren. In der anderen Richtung leitet die Body-Diode, ob der Schalter geöffnet ist oder nicht.

Ein integrierter Lastschalter kann normalerweise den Strom in beide Richtungen blockieren. Dies erfolgt entweder durch Steuern der Vorspannung der Masse im MOSFET oder durch Verwenden von zwei MOSFETs hintereinander.

In diesem Fall führt der zweite Transistor eine Pegelverschiebungsfunktion aus. Der P-Kanal-MOSFET benötigt ein Aktiv-Niedrig-Steuersignal, das auf seinen Quellenanschluss (dh über den Widerstand) bezogen ist. Mit dem N-Kanal-Gerät können Sie den Schalter über ein erdbezogenes Aktiv-Hoch-Logiksignal steuern, was in den meisten Anwendungen wesentlich praktischer ist.

Der Zweck dieses sehr verbreiteten Entwurfs, der auch BJT-Transistoren enthält, besteht darin , das EN-Signal zu isolieren , das von einer Niederspannungsquelle stammen kann. Außerdem toleriert die Quelle möglicherweise keine Hochspannung über 3,3 VDC oder 5 VDC an ihren Ausgangsanschlüssen.

Der PMOS-Transistor könnte auch fast jeder PNP-Transistor sein. Es kann eine extrem hohe Spannung ein- oder ausschalten, z. B. 300 VDC für eine lange Reihe von LEDs. Es könnte der Hauptschalter für alle Arten von Geräten sein, während 'EN' isoliert bleibt. Die maximale Spannungsgrenze für MOSFETs liegt derzeit bei etwa 700 VDC.

Ich sollte beachten, dass der NMOS-Transistor über den Vorspannungswiderstand der gleichen Vin-Spannung ausgesetzt wird, wodurch sichergestellt wird, dass der PMOS ausgeschaltet ist, wenn 'EN' niedrig ist oder seine Masse- / Quellenspannung (Null Volt) beträgt. Das NMOS kann der Typ sein, der sich bei etwa 5 VDC oder 10 VDC voll einschaltet, abhängig von der Logik, die es ansteuert.

BEARBEITEN: Da das PMOS beim Einschalten geerdet ist, liegt der Grenzwert für Vin bei 20 VDC oder weniger. Vielen Dank an @BeBoo für den Hinweis. Für höhere Spannungen müsste die Gate-Source-Spannung mit einer Zenerdiode geklemmt werden.