Compare sobre los circuitos de desconexión de protección de descarga

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Estoy intentando implementar un circuito de "protección de descarga" para un uC (Arduino) alimentado por una batería. El uC controla el voltaje de la batería y necesita poder indicar al circuito que se apague. El encendido se realiza presionando un interruptor momentáneo. El objetivo es ahorrar energía y el circuito debe utilizar poca o ninguna energía (uA) cuando está encendido y apagado. Debido a los requisitos de alimentación, entiendo que necesito usar MOSFET en lugar de BJT.

He intentado implementar el siguiente circuito: enlace que usa una N- canal MOSFET para desconectar el cable negativo de la batería.

Circuit 1 http://educ8s.tv/wp-content/uploads/2016/03 /schematic.png

El resultado es que el uC está utilizando el drenaje como su base. Si quiero enviar "bajo" desde la unidad de control de la unidad a la puerta, obtengo resultados extraños que no entiendo y el MOSFET realiza. La única vez que no se conduce es cuando la compuerta se baja a la masa de la batería (Fuente) y no se conecta a ninguna otra cosa.
Tratando de entender por qué mi implementación no funciona como en el artículo, encontré otros circuitos para este propósito.

Protección de sobrecarga de la batería Arduino (O-DP)
Describe un circuito con dos transistores BJT, un NPN y un PNP.

Circuito de desconexión simple de bajo voltaje para Arduino
Describe dos circuitos.

Una similar a las dos variantes de transistor BJT pero con MOSFET

Yotroconunopto-acopladoryunMOSFET

Estoy tratando de entender qué significan las diferencias.
¿Puede el primero, 1 MOSFET, funcionar en circuito o es incorrecto?
¿Qué circuito es el más eficiente de energía?
¿Por qué se utiliza un optoacoplador? ¿Cuánta corriente usa y cómo se compara con BJT / MOSFET?
¿Debo cambiar el cable de fuente de alimentación positiva o la negativa? ¿Puede funcionar correctamente la unidad de uC cuando su masa es Drain y no la tierra de la fuente de alimentación?

    
pregunta Arik Yavilevich

1 respuesta

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Los MOSFET se activan por voltaje, por lo que no necesitan flujo de corriente para permanecer cerrados / abiertos. Esta es una buena opción para nuestro circuito alimentado por batería. Aquí están las diferentes opciones que usan MOSFET y lo que significan.

Cambio del lado alto (cable de alimentación positivo) con un transistor N-ch

Vd será Vbat y Vs = Vout estará cerca de Vbat (Vbat-Vds) pero normalmente será mucho más alto que Vgnd. Para abrir un MOSFET, Vgs debe ser más que Vs + Vth = Vout + Vth (donde Vth es un umbral que depende del MOSFET específico). Como resultado, Vgs debe ser más alto que Vout, por lo que la carga no puede mantenerla abierta a menos que tenga un segundo riel de voltaje más alto que pueda controlar. Este es un gran inconveniente. Artículo de referencia .

Cambio del lado bajo (cable de alimentación negativo) con un transistor N-ch

Vd = Vout- y Vs = Vgnd sin embargo, debido a la caída de Vds, Vout- > Vgnd para que la carga y el circuito de desconexión no tengan una conexión a tierra común. Para abrir el MOSFET, el uC deberá enviar un voltaje inferior a Vs + Vth = Vth, pero solo puede enviar Vout > Vgnd. Dependiendo de la carga, el MOSFET y las resistencias utilizadas pueden sintonizar el circuito para dejar caer Vout por debajo de Vth, pero en la práctica se demostró que el resultado es demasiado específico para un determinado circuito específico y uC. Muy fácil obtener consecuencias inesperadas con el esquema debido a la falta de un terreno común. Esto es un inconveniente. Estudio de caso , Discusión

Cambio del lado bajo con un transistor P-ch

Frente al lado alto y un P-ch. No tiene sentido Ambas desventajas y la lógica son inversas a lo que deseamos.

Cambio del lado alto con un transistor P-ch

Tenemos puntos en común, por lo que es fácil para la unidad de usuario enviar una señal Vgnd. P-ch está diseñado para funcionar en el lado alto, por lo que no se necesita un segundo riel de voltaje. El único problema es la lógica inversa. Queremos que el circuito se desconecte por defecto, por lo que el P-ch estará abierto y su puerta en ALTO. Cuando queremos encender el circuito, necesitamos tirar de la compuerta a BAJA y podemos usar un segundo transistor para esto (un N-ch). Ver circuito # 2 y # 3 en la pregunta. Esta es una buena opción. Artículo de referencia , Discusión

Alternativa: usar un opto-acoplador y un N-ch

Una forma de superar la falta de terreno común y usar el N-ch en el lado bajo es usar un opto-acoplador. El inconveniente es que pasará corriente y consumirá la carga de la batería cuando esté encendido.

    
respondido por el Arik Yavilevich

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