建议我使用以下设计来驱动带有微控制器的负载。我想知道为什么需要使用 2 个晶体管(n-ch 和 p-ch)来充当开关,而不仅仅是一个?
我在 Google 和 youtube 上进行了搜索,大多数页面都使用一个晶体管(主要是 n-ch)来进行开关,就像这个页面:
http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html
您能否解释一下在单晶体管开关上采用这种设计(2 个晶体管)的优缺点?
建议我使用以下设计来驱动带有微控制器的负载。我想知道为什么需要使用 2 个晶体管(n-ch 和 p-ch)来充当开关,而不仅仅是一个?
我在 Google 和 youtube 上进行了搜索,大多数页面都使用一个晶体管(主要是 n-ch)来进行开关,就像这个页面:
http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html
您能否解释一下在单晶体管开关上采用这种设计(2 个晶体管)的优缺点?
如果数字信号摆幅是完整的 5 V,那么您可以只使用最终的 P 沟道 FET。
双晶体管电路的优点是被切换的电源电压和数字信号的电源电压不需要相同。您展示的电路将在电源电压达到第二个 FET 可以处理的最大 GS 电压的情况下工作。
这是一个顶部开关。您可能见过的大多数电路都是底部开关。顶部切换增加了该应用程序独有的一些有趣问题。因此,您指出的两级开关有很多原因。主要的两个是:
即使开关电压与您的逻辑电源电压相同,高电平逻辑输出电压也可能明显低于电源轨。这会导致单个 P 沟道 MOSFET 的开关不一致。
MOSFET 的栅极基本上是一个电容器,由于 P 沟道 MOSFET 依靠上拉电阻将其关闭,如果您需要快速切换此电源,则上拉电阻的尺寸需要相对较小. 因此,当 N 通道打开时,您需要能够通过上拉下拉的电流可能比您的 GPIO 可以吸收的电流高很多。
额外的好处
两级控制还允许您将比逻辑电源高得多的电压切换到负载。理论上,您可以使用两级驱动器将 P 沟道器件的 Vds 最大值切换到最大值。但是,需要修改电路以将 P 沟道栅极上的电压限制在 Vgs_max 以下。此外,非常高电压的顶部开关通常是有问题的。
通过为第一个设备使用小信号 N 通道,您可以显着降低 GPIO 引脚上的电容负载。这减少了后者的压力,并使您的逻辑电源不那么“嘈杂”。
作为@OlinLathrop 答案的附加内容,P 通道 FET(带有或不带有额外的 N 通道 FET)和链接中显示的 N 通道 FET 之间的另一个区别是 P 通道是高-侧开关(将 Vcc 切换到负载),而 N 通道是低侧开关(将接地切换到负载)。
对于没有额外 I/O 的简单负载,例如 LED、电机等,低侧开关就可以了。对于 I/O 连接到单独供电电路的负载,例如其他微控制器或传感器,通常首选保持接地并使用高边开关。