interruptor de carga MOSFET

Está buscando el voltaje del umbral de la puerta, marcado Vgs (th) en la hoja de datos . Hay un poco de un retén para tener en cuenta aquí sin embargo.

Para este MOSFET en particular, si observamos el bit relevante de la hoja de datos:

Podemosverlodadocomounmínimode0.6Vyunmáximode1.2V.Estopareceprometedorparasusalidalógicade1.8V.Sinembargo,elproblemaesqueestoesparaunacorrientededrenajedesolo250uA,porloquenoesdemuchousopráctico,yaquenecesitaremosmásparatirarlacompuertadePMOSaunnivelbajoconlaresistenciade4.7kΩ,debemosasegurarnosdequelacorrientededrenajeseaaceptablea1.8V.
Paratenerunamejorideadequévoltajenecesitamosenlacompuertaparahundirlascorrientesútileseneldrenaje,normalmentedeberíamosecharunvistazoalosgráficosparaIdoverVgseIdoverVdsparadiferentesvoltajesdecompuertatambiénesútil:

Desafortunadamente, ambos solo llegan a un voltaje de compuerta de 2.25 V, por lo que no sabemos cuánta corriente se hundirá el drenaje a 1.8V. Dado que a 2.25V, la identificación es superior a 10A, es una apuesta razonablemente segura que a 1.8V estaremos bien hundiendo 3.3V / 4.7kΩ = 0.7mA, pero no podemos estar seguros , lo cual es idealmente lo que necesitamos ser.

Opciones de solución:

• Use un MOSFET de N-ch diferente con una corriente de drenaje garantizada de más de 0.7 mA a 1.8V Vgs que se proporciona en la hoja de datos.
• Use cualquier transistor NPN pequeño que tenga un Vbe de ~ 0.7V y se encenderá fácilmente con 1.8V (con resistencia de base limitadora de corriente, por supuesto. Para una ganancia de, por ejemplo, 100, suponiendo que quiera tirar lo más bajo posible) , calcule utilizando (1.8V - 0.7V) / (0.7 / 100) = ~ 150kΩ, luego reduzca a la mitad para compensar la reducción de ganancia en la saturación, por ejemplo, 75kΩ o menos. Otra regla de oro conservadora es asumir una ganancia de 20-30 )
• Haga sus propias pruebas con algunos IRLML2502s y confirme que hay una corriente de drenaje más que suficiente a un Vgs de 1.8V.
• Aumente R2, por lo que se necesita menos corriente para bajar la compuerta.

Personalmente optaría por utilizar un NPN, ya que es más barato: puede obtener una parte adecuada por un par de peniques, en comparación con los 33 peniques del MOSFET.
Sin embargo, para continuar con esta parte, a menos que necesite un cambio rápido, o haya mucho ruido presente, probablemente prefiera aumentar el R2, a alrededor de 15kΩ, por lo que solo tiene que hundir 3.3V / 20kΩ = 220uA. Esto es menor que el valor dado a un máximo de 1.2Vgs, por lo que puede estar seguro de que podrá bajar la puerta fácilmente.

Otra opción posible que uso regularmente es usar un IO en modo de drenaje abierto: muchos microcontroladores tienen ciertos pines que toleran voltajes más altos que su voltaje de suministro, por lo tanto, si su micro tiene un pin tolerante de 3.3 V que puede ser usado en el modo de drenaje abierto (no da el número de pieza, así que no puedo verificar esto, aunque puede que ya lo haya hecho), puede eliminar el Q1 completamente y usarlo en su lugar.

Para tirar de la compuerta del Q2 a tierra, la resistencia R _ds debe ser lo suficientemente baja para superar el efecto de pull-up de la resistencia de 4.7 kOhm R2.

Por lo tanto, en la hoja de datos IRLML2502, mi primer paso sería buscar un gráfico de On Resistance versus Gate Voltage ( Figura 11 en la página 6 ), y ubicar el punto en el gráfico donde R _ds cae suficientemente.

Este MOSFET ni siquiera está graficado para V _gs inferior a 2 voltios, por lo que se requiere un enfoque alternativo para:

• R2 pasaría 702 µA si Q1 fuera reemplazado por un cortocircuito.
• Por lo tanto, si se garantizara que el MOSFET pase un poco más que la corriente a las V _gs deseadas, se garantizará que la puerta de Q2 se reduzca.
• Desde la hoja de datos, V _gs varía de 0.60 a 1.2 voltios, especificando una I _D de simplemente 250 µA en esa V _gs .

Por lo tanto, no hay datos en la hoja de datos que indiquen trivialmente que el IRLML2502 es adecuado para este propósito. Es probable que aún funcione, ya que I _D aumentará rápidamente con V _gs yendo más allá de los 1.2 voltios especificados anteriormente, pero esta no sería mi parte de elección para el diseño.

Buscaría un MOSFET que se encienda con fuerza (el R _ds supera el límite del gráfico) a la tensión de puerta esperada, O aumente R1, O use una de las otras excelentes ideas. En la respuesta de Oli Glaser.

Dentro de las restricciones de no cambiar el diseño, BSH105 de NXP cumple con los requisitos, en una sola unidad precio de $ 0.40 en Digikey .

Ver este gráfico:

La rodilla de la gráfica está alrededor de 1.2 voltios, y la parte está muy bien en 1.8 voltios.