MOSFET de canal N y caída de voltaje

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Editar / agregado - RM: Consulte la pregunta anterior de Karl del 20 de diciembre, pasado > Sensor de 1 cable DS1822, Potencia parasitaria y Circuito de pull-up fuerte que proporciona una explicación muy clara de lo que realmente está tratando de lograr. El siguiente material está relacionado con su intento de comprender el requisito de alto resurgimiento del lado fuerte del IC en cuestión. < / edit >

He estado revisando muchas de las publicaciones con MOSFET en ellas, pero parece que no puedo encontrar exactamente lo que estoy buscando. Disculpas por adelantado si esta es una pregunta común o duplicada.

He obtenido un MOSFET de canal N (IRLB8721PBF-ND) ( enlace ) para utilizar como nivel lógico MOSFET.

Para probar el comportamiento que espero ver con una MCU de 3.3v, conecté la compuerta a una fuente de alimentación de 3.3V con una resistencia de bajada de 10k ohmios. El drenaje se enganchó al mismo riel de alimentación de 3.3 V y la Fuente se conectó a una resistencia de 360 ohmios que se ejecuta a través de un LED a tierra.

El comportamiento que vi con respecto al voltaje no fue el esperado. Parece que el voltaje medido en el Drenaje es 3.3V (esperado) y en la Fuente es 1.65V (no esperado).

La desconexión del LED y la resistencia limitadora de corriente lleva la Fuente a 1.93V.

Lo que estoy tratando de determinar es si la caída de voltaje de 1V + que estoy viendo se debe al voltaje de diodo directo del diodo del MOSFET de 1V, o si hay algo más en juego aquí.

La intención de usar el MOSFET es, en última instancia, utilizarlo para conectar directamente un dispositivo parásito de 1 cable al riel eléctrico durante las operaciones intensivas actuales para retener el nivel necesario de ~ 2.8V.

Esto me muestra que la configuración que tengo ahora no funcionaría. Si mi suposición es correcta, ¿existen MOSFET de 'nivel lógico' que tengan una caída de tensión directa casi despreciable?

Si mi suposición es incorrecta, tal vez haya cableado algo incorrectamente y esta configuración aún podría funcionar.

Además, he visto recomendaciones para colocar una resistencia limitadora de corriente entre la compuerta MOSFET y un pin MCU para evitar los altos niveles de corriente que pueden volver. Con la resistencia desplegable de 10k ya existente de la compuerta, ¿esto no crearía un divisor de voltaje? Creo que ese es el comportamiento que vi en un momento antes de mi experimentación.

editar
Este esquema muestra un circuito modificado basado en la solicitud para mover el LED y la resistencia a Vcc y al drenaje. Originalmente, ambos estaban ubicados entre el drenaje y el suelo. Supongo que en este punto tengo cierta confusión sobre el lado alto / lado bajo y por qué esto ahora funciona. Mi intención real para el circuito es usar el mismo esquema, pero en lugar de un LED / Resistor, el MOSFET se usará para proporcionar un aumento de voltaje para un puerto de drenaje abierto en una MCU conectada a un dispositivo parásito de 1 cable.

EsteeselesquemaalqueestoyapuntandoconelMOSFET.VienedelaspropiashojasdedatosdeMaxim.

    
pregunta Karl_34

3 respuestas

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Ha recibido una gran cantidad de información útil relacionada con la pregunta que hizo y será de gran ayuda para otros que lean estas respuestas en el futuro.

Sin embargo, ha estado perdiendo el tiempo de las personas y confundiéndose a sí mismo porque declaró lo que pensaba que necesitaba hacer para solucionar su problema en lugar de decirle a su gente cuál es su problema. Si bien hay algunas coincidencias, las respuestas que se han dado se relacionan principalmente con cosas que usted no está tratando de hacer. Si bien abordan algo lo que estás tratando de hacer, el diagrama que proporcionaste casi no tendría sentido en la mayoría de los contextos y NO está haciendo lo que parece estar haciendo.

Lección: "Díganos lo que realmente está tratando de hacer y le diremos la mejor manera de hacerlo".

Pregunta real: consulte Hoja de datos de Maxim DS1822 -
PÁGINA 5 - ALIMENTANDO EL DS1822 Y
página 6 SUMINISTRO DEL DS1822 DE PARASITE DURANTE LA TEMPERATURA

En el siguiente diagrama relacionado, Vpu es un "pullup débil" y el FET es un "pullup fuerte".
Cuando el pin Vdd está conectado a tierra, la energía de la fuente de alimentación se puede proporcionar a través de la línea DQ y se almacena en un capacitor interno Cpp (potencia parásita C). Durante la mayor parte de las operaciones, la alimentación "parásita" proporciona suficiente Ipp de corriente a un voltaje aceptable para alimentar el IC. Durante algunas operaciones, Ipp es inadecuado y el iC debe ser alimentado a través de Vdd o a través de una fuente de corriente más alta (vea la hoja de datos en la página 5). Durante estas operaciones de alta corriente, el FET se enciende para proporcionar una corriente de suministro adicional. Esta alimentación de potencia de baja resistencia sujeta el bus alto y presenta que está siendo utilizado para la señalización de otros IC en el bus, por lo que el 'pullup fuerte' se habilita solo durante el período necesario.

SO:

NecesitaunFETparalaextracción,sínecesitaunFETlateralalto,estanecesidadsesatisfacemássimplementeconunFETdecanalP,todolorecomendadoporotros.

ComoVmicrocontroller(Vmcu)es>=V1_wire_bus,elFETnoseusacomoconvertidordenivelsinocomouninterruptordefuentedealimentacióndeladoalto.

ElegirunMOSFET:

ConectarunMOSFETdecanalPadecuadocomosemuestraeneldiagramallenarálanecesidad.MuchosFETharáneltrabajo.

Rdson/Enresistencia:MOSFETdebetenerunaresistenciasuficientementebajaen=Rdsonparalatarea.
UnMOSFETquecayó0.1Va2mAprobablementeseríasuficiente.Rdson=Vdrop/Iload=
=0.1v/2mA=50Ohms.
TendríaunagrandificultadparacomprarunFETdecanalPconRds=50ohmios=losdisponiblesnormalmenteson50a5000vecesMEJORES(Rdsoninferior),esdecir,1ohmioparadecir10miliOhms.ieCUALQUIERMOSFETdecanalPquecumplaconotrasespecificacionestenerunOKRdson

Voltajedefuncionamientodelapuerta=VthoVgsth:
VthoVgsthdebenser<<Vcpu.
esdecir,elμP(microprocesador)debemanejarfácilmenteelMOSFET.
A3.3VμPsolooperaráunMOSFETdondeVth=3V.
LaoperaciónserámejorenVgsth=2.5V
Ymejordenuevoa2V.Bajardenuevonoduele.

Vds_max>digamosque10Vestábien-20Vo30Vmejor.>30VOK.
Ids_maxestanbajocomoparaquelopuedacumplircualquiercosa.

Elhorrible BSS184 - hoja de datos aquí es de 20 centavos en 1 en Digikey y hace el trabajo lo suficientemente bien . Digikey y otros tienen muchos más que harán un mejor trabajo, pero no son necesarios aquí.

    
respondido por el Russell McMahon
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Para saturar un controlador NMOSFET de lado alto, debe elevar la compuerta a al menos V GS (th) por encima de la fuente de voltaje deseada. Dado que el valor típico para esa parte es 1.8V, solo puede obtener un máximo de 3.3V - 1.8V = 1.5V aproximadamente en la fuente. Considere cambiar a un PMOSFET para que las matemáticas funcionen correctamente para su situación.

    
respondido por el Ignacio Vazquez-Abrams
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El mosfet es controlado por un voltaje aplicado entre la puerta y los pines de la fuente.
Para un N-mosfet, la puerta debería ser más positiva que la puerta.

Ahora examinemos lo que estás tratando de hacer.

Cuando la puerta está conectada a tierra, el mosget está apagado, por lo que no hay corriente a través de R5 y la fuente está en 0v.
Cuando aplica 3.3v a la compuerta, aplica un Vgs de 3.3v PERO tan pronto como el mosfet comienza a conducir, el voltaje en la fuente aumenta (se vuelve más positivo) y cuando aumenta, Vgs se vuelve más y más bajo (ya que Vgs está referenciado a la fuente y no al suelo) hasta que el mosfet alcance un equilibrio. Ese punto de equilibrio está relacionado con el Vgs-th (por lo que será diferente para cada mosfet) y mantendrá al mosfet en un estado medio abierto. Hay dos fuerzas que mantienen este equilibrio, si el mosfet intenta conducir más, entonces la fuente se volverá más positiva y Vgs disminuirá, si por otro lado trata de conducir menos entonces Vgs aumentará.

Para evitar este problema con un N-mosfet como interruptor de lado alto, debe usar una fuente de alimentación aislada que se aplicará entre la fuente y la puerta y se agregará sobre el voltaje existente o un voltaje más alto que el que está conectado al drenaje (si no está disponible, se puede generar con un circuito bootstrap).

En su caso particular, la mejor solución es simplemente usar un Pmosfet como lo ha sugerido Ignacio Vázquez-Abrams.

Con respecto a la resistencia de la compuerta, no es realmente necesario para el funcionamiento estático (a diferencia del PWM rápido). El mosfet se comporta como un condensador, debe cargarse para encenderse y descargarse para apagarse. Tan pronto como se enciende (o apaga) no extrae ninguna corriente. La capacitancia es de aproximadamente 1nF según la hoja de datos.

    
respondido por el alexan_e

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