¿Cómo puedo cambiar un transistor del lado alto de la lógica con referencia a tierra?

Aparte de los circuitos integrados y las soluciones aisladas (p. ej., circuitos integrados de interruptor lateral alto, transformadores, opto, etc., que es lo que normalmente se usa hoy en día), una solución simple es un circuito de controlador PMOS discreto razonablemente rápido como este:

Obviamente,solopuedesusarlaversiónNPN,perolafunciónpushpushaumentalacapacidaddelaunidad.Estoessolounaideaaproximada,sepuedeajustareldivisoryagregarprotecciónparagarantizarquesecumplaconlatoleranciaVgs.LaresistenciaemisoradeQ1esparaevitarquesesatureyalargueeltiempodeapagado.

Simulacióna1MHz:agreguéelvoltajedelacompuerta(trazaroja),notequesolooscila~7V,sigueelvoltajebaseQ2/Q3(sepuedeagregarunZenercomosemencionasiesnecesario):

¿Qué tal un pull-up para la puerta del M1 (el P-FET) y un N-FET (M2) de esa puerta al suelo? Si enciendes M2, bajas la compuerta de M1 y la enciendes. Si M2 está desactivado, la resistencia pull-up garantiza que M1 esté apagado.

Más detalles: P-FET M1 se enciende si su compuerta llega a unos pocos voltios por debajo de la fuente (la flecha). ANd N-FET M2 se enciende si su compuerta se eleva unos voltios por encima de la fuente. Entonces, si aplica un alto voltaje a la compuerta de M2, estará encendido, tirando de la compuerta de M1 a un nivel bajo. Esto crea la caída de voltaje requerida entre la puerta y la fuente para encender M1. Entonces, al aplicar una tensión a M2 se activará M1.
Si bajas la compuerta de M2 se apagará. Entonces, la puerta de M1 será elevada por R1, y no habrá una diferencia de voltaje entre la puerta y la fuente. Entonces M1 se apagará.

Hay algunas soluciones básicas:

Transformador de compuerta: podrá controlar ambos transistores en una pata con un transformador, pero el transformador en sí puede ser difícil de diseñar.

Controladoresdecompuertacompletamenteaislados:soluciónsimpleperocostosa,yaquedeberáproporcionaralimentaciónaisladaaloscontroladoresdecompuertalateralalta.EstosignificausarcostososconvertidoresCC/CCountransformadorconmúltiplesdevanadossecundariosaislados.

CircuitoBootstrap:loscondensadoresderefuerzoproporcionanalimentaciónparaloscontroladoresdecompuertadelladoalto.Estastapassecargancuandoelmosfetdelladobajoestáactivado.Estaesunasoluciónbarata,perodebeasegurarsedeiniciarcorrectamenteelcircuito.Primeroenciendatodoslosmosfetsinferioresparacargarlastapasderefuerzo.Sóloentoncespuedeiniciarcorrectamenteelconvertidor.

Si no necesita una velocidad de conmutación muy alta, un optoacoplador hará el truco. Si el voltaje de conmutación es alto, es posible que necesite un diodo Zener para asegurarse de no exceder la especificación de Vgs para el FET.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Voy por el extremo PWM de alta potencia y rápido de la pregunta porque es el más difícil de resolver como diseño. Borré la respuesta de ayer no porque estaba mal, sino porque esta es una idea más refinada: -

Después de que el gatillo schmitt haya restaurado las formas de onda de control, utilizaría un controlador MOSFET push-pull estándar y, debido a la ligera asimetría en los rieles, producirá (digamos) una unidad activa de 12 V a la compuerta con una inversión de 2 V unidad para apagar la puerta rápidamente.

Yo usaría la misma topología de controlador en ambos FET, de modo que cualquier retraso sea igual a los FET superior e inferior.