Interruptor (relativo) Alto voltaje desde el nivel lógico

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La situación:

Básicamente, me gustaría cambiar una carga que requiere 30v usando un interruptor que no puede tener más de 5v a través de él. Más descriptivamente, estoy tratando de conducir el ánodo de un segmento VFD desde la salida de un registro de desplazamiento (probablemente un 74HC595).

Lo que tengo hasta ahora:

Debido a que los segmentos son esencialmente de cátodo común, el ánodo debe cambiarse. Realmente no se puede cambiar eso con un FET de canal N, ya que cuando la corriente fluye de drenaje a la fuente, la fuente estaría instantáneamente en ~ 30v, que al ser más alta que el voltaje de la puerta (5v), se apagaría instantáneamente (supongo tal vez en realidad alcanzaría el equilibrio en una conductancia muy baja?). Si se usó un FET de canal P, la compuerta se puede arrastrar hasta el riel de 30 voltios para desactivarla, pero luego tiene 30 vatios en la salida lógica, que está muy lejos de las especificaciones. A falta de cambiar el nivel lógico a 25v, lo que parece ser un gran problema, lo mejor que puedo pensar es agregar un FET de canal N para impulsar el FET de canal P principal, y bajar la puerta de ese canal. a tierra, como esta:

(Lo mostré con un simple interruptor y carga en lugar de una salida IC y un ánodo flotante para que esto sea más aplicable y / o más fácil de entender para las personas con otras aplicaciones ...)

La pregunta:

El problema que tengo con esto es que parece una cantidad excesiva de componentes para una tarea tan simple. Tiene que haber una forma más sencilla de cambiar el voltaje más alto, ¿verdad? Me siento realmente estúpido por tener tantos problemas con algo tan simple, pero me he pasado todo el día haciendo esto, y esto (o cambiar el terreno lógico) es todo lo que he podido imaginar. Supongo que en el gran esquema, es solo un transistor adicional y una resistencia adicional, pero se acumula cuando conduces una gran cantidad de líneas ...

    
pregunta BoatsBoatsBoats

3 respuestas

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De hecho, puede deshacerse de Q2, aunque una parte de drenaje abierto normal tendrá problemas con el alto voltaje en el drenaje ya que la salida del FET se descompondrá. ¡Los FET de salida de HCMOS normales no están clasificados para conducir a 30 V! Sin embargo, una parte como la TPIC6B595 hará el trabajo, eso ahorrará significativamente en el recuento de piezas.

Una vez que haya manejado el cambio de nivel, puede usar una matriz de interruptores de lado alto para encargarse del resto del trabajo. (Ah, y el pullup en la salida del TPIC6B595 puede ser un paquete de resistencias, si eso te ayuda).

O, simplemente puede usar una matriz de cambios de nivel / controlador integrado de lado alto.

    
respondido por el ThreePhaseEel
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Tiene que haber una forma más sencilla de cambiar el voltaje más alto, ¿verdad?

No, no hay. No desde el lado alto. Sin embargo, puede poner un solo FET de canal N en el lado bajo de la carga.

Si usa un dispositivo de drenaje abierto o colector abierto en el que tiene su interruptor de 5V, puede reducir la cantidad de piezas eliminando Q2. Pero conceptualmente es lo mismo.

Además, existen interruptores integrados de lado alto que incorporan Q2. Estos pueden ser frustrantes de encontrar para su aplicación porque muchos de ellos solo suben a 8V en el lado alto (cambian de niveles realmente bajos como 1.8V), por ejemplo. TPS27081A , NTJD1155L , Si3865DDV . IPS511 funcionaría para usted en cuanto a voltaje, pero tiene más cosas que usted Probablemente quiera [protección de sobrecalentamiento, etc.] y no sé si todavía puede comprarlo. Compare, seguramente hay más.

Existen algunas matrices de conmutadores / controladores de lado alto de este tipo; TPD2005F funcionaría y tiene entradas paralelas. Este "engaña" al tener en realidad una bomba de carga y N-MOSFETS como salidas. Hay mucho más con entradas en serie, por ejemplo, AMIS-39101 . Por supuesto, en este momento solo podría comprar una matriz de este tipo dedicada para VFD, por ejemplo. MAX6922 , o incluso un controlador integrado array + como STM86312 .

Cuál de estos para elegir depende de la cantidad de ejercicio de bricolaje que quieras hacer de esto ...

    
respondido por el Fizz
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Este circuito tiene un problema: cuando Q2 se enciende, colocará 30 V en R1, que también es el VGS de Q1, y esto superará significativamente su especificación.

Hay algunas maneras de solucionar este problema, pero la más robusta es poner un generador de 5 V en paralelo con R1 para mantener el voltaje razonable. Ahora, para controlar la corriente total, debe poner una nueva R en la fuente de Q2.

Suponiendo que los requisitos de velocidad son simples, aquí hay algunos buenos valores para usar:

R2: No crítico: 10k o 100k funcionarían. R1: controla la velocidad de apagado de Q1: 1k o 10k puede ser adecuado (depende del FET y de los requisitos de velocidad). Seleccione 10k

Nuevo: necesita conducir 5V / 10k = 0.5 mA. Cuando maneja la compuerta de Q2 con (digamos) 5 V, y VTH es 2 V, hay 3 V a través de esta R == > R = 3V / 0.5 mA = 6k ohm - use 4.7k.

    
respondido por el jp314

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