Perché usare un "interruttore di carico" e non un solo transistor come interruttore

Sto cercando di capire il vantaggio di utilizzare un "interruttore di caricamento" per cambiare applicazioni.

L'interruttore di caricamento (come quello sotto), ha due transistor per svolgere il lavoro. Perché non posso semplicemente usare un transistor (bjt / fet) per fare la stessa cosa?

È possibile utilizzare un singolo FET, ma ci sono diversi vantaggi nell'utilizzo di un IC interruttore di carico.

1. È possibile commutare tensioni superiori alla micro tensione. (Questo può essere fatto anche usando 2 transistor.)
2. L'interruttore di carico ha una limitazione della corrente di spunto integrata. Questo può essere fatto anche con componenti discreti, ma richiede più ingegneria.
3. Il più delle volte, gli interruttori di carico hanno un monitoraggio, come alimentazione buona o uscite di massima corrente, ecc.
4. L'analisi di tolleranza è più semplice quando l'intero circuito è su un die con dati garantiti sulle sue prestazioni.

Come per tutte le cose ingegneria, compromessi.

Oltre a ciò che altri intervistati hanno già scritto, uno switch realizzato con un singolo MOSFET di potenza avrà un diodo corporeo tra sorgente e drain. Di conseguenza, l'interruttore può bloccare la corrente solo in una direzione. Nella direzione opposta, il diodo corporeo determinerà se l'interruttore è aperto o meno.

Un interruttore di carico integrato in genere può bloccare la corrente in entrambe le direzioni. Questo viene fatto controllando il bias del bulk nel MOSFET o usando due MOSFET back-to-back.

In questo caso, il secondo transistor sta eseguendo una funzione di spostamento del livello. Il MOSFET a canale P richiede un segnale di controllo attivo-basso a cui fa riferimento il suo terminale di sorgente (cioè attraverso il resistore). Il dispositivo a canale N consente di controllare l'interruttore utilizzando un segnale logico attivo-alto con riferimento a terra, che è molto più conveniente nella maggior parte delle applicazioni.

Lo scopo di questo design molto comune, che include anche transistor BJT, è quello di isolare il segnale "EN", che può provenire da una sorgente a bassa tensione. Inoltre, la sorgente potrebbe non tollerare tensioni elevate superiori a 3,3 V CC o 5 V CC nei suoi terminali di uscita.

Il transistor PMOS potrebbe anche essere quasi tutti i transistor PNP. Può attivare o disattivare una tensione estremamente elevata, ad esempio 300 VCC per una lunga serie di LED. Potrebbe essere l'interruttore di alimentazione principale per tutti i tipi di gadget mantenendo 'EN' isolato. Il limite di tensione massima per MOSFET in questo momento è di circa 700 VDC.

Dovrei notare che il transistor NMOS sarà esposto alla stessa tensione Vin attraverso il resistore di polarizzazione, che viene utilizzato per assicurarsi che il PMOS sia OFF se 'EN' è basso o alla sua tensione di terra / sorgente (zero volt). Il NMOS può essere il tipo che si accende completamente a circa 5 VDC o 10 VDC, a seconda della logica che lo guida.

EDIT: poiché il PMOS è collegato a terra quando è acceso, il limite per Vin è di 20 V CC o inferiore. Grazie a @BeBoo per averlo sottolineato. Per tensioni più elevate la tensione di gate-source dovrebbe essere bloccata con un diodo zener.