Schalter 5V mit Rückspannungsschutz

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Ich versuche ein Design zu entwickeln, bei dem eine 5-V-Schiene ausgetauscht wird.

Die Designziele sind:

  • So kostengünstig wie möglich (dh ich kann keine ausgefallene integrierte Lösung verwenden)
  • Relativ niedrige Strombehandlung (normalerweise nur einige hundert mA)
  • Der Versuch, die Gesamtlösung in den 10er Cent zu halten
  • Niedriger Abfall am 5V, wenn aktiviert (> 4,8V)
  • Schutz vor Sperrspannung beim Ausschalten

Das Problem, das ich habe, ist mit dem letzten Punkt.

Ich habe einen p-Kanal-MOSFET als Schalter verwendet, dessen Gate von einem Operationsverstärker gesteuert wird. Bis auf den Teil "Sperrspannung" ist alles in Ordnung. Das Problem ist, dass die Body-Diode des FET leitet, wenn eine externe Stromquelle vorhanden ist.

Ich suche nach einer kostengünstigen Lösung für dieses Problem, aber ich habe eine mentale Blockade, die versucht, es zu lösen, ohne einen teuren IC zu verwenden.

Idealerweise könnte ich nur eine Diode in Reihe verwenden, aber der Abfall würde mich dort umbringen. Ich habe viele Hinweise auf die Verwendung von Back-to-Back-FETs gesehen, um diese Art von Problem zu lösen, aber ich konnte keine Konfiguration finden, die funktioniert.

Das Folgende ist eine Übersicht über das, was ich beschreibe, da es möglicherweise einfacher zu visualisieren ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Update: Basierend auf dem Feedback von @endolith sehe ich jetzt, wie das Back-to-Back-System konfiguriert ist, was meiner Meinung nach wie folgt ist:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Funktionsweise wie folgt:

  • Wenn das Tor niedrig ist
  • Die erste FET-GS-Spannung bewirkt, dass der FET eingeschaltet ist
  • Dies legt Spannung an den zweiten FET-Drain
  • Der zweite FET hat keine GS-Spannung, aber die Körperdiode leitet die Quelle hoch und verursacht eine GS-Spannung, die den zweiten FET einschaltet

Dies wirft die folgende Frage auf: Wie viel Strom kann die Körperdiode aufnehmen? Ist es sicher, FETs auf diese Weise zu verwenden? (vorausgesetzt ich habe @endolith richtig verstanden)

switches mosfet Sean Murphy
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Poste das Bild auf imgur.com und poste einen Link dazu.
Endolith

Antworten:

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Grundlegende P-MOS-Schaltschaltung:

http://www.physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.gif

Das Problem ist, dass die Body-Diode des FET leitet, wenn eine externe Stromquelle vorhanden ist.

Sie können zwei FETs in Reihe mit ihren einander gegenüberliegenden Körperdioden schalten, damit sie im ausgeschalteten Zustand nicht leiten und bei eingeschaltetem Gerät einen geringen Ausfall verursachen. Hier ist eine beschissene Illustration des Konzepts eines Produkts:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Endolith
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Vielleicht würde ein NCP380 für Ihre Schaltung funktionieren? NCP382 ist möglicherweise die bessere Wahl, wenn Sie mehr als einen Kanal haben und keine einstellbaren Strombegrenzungen benötigen.

Der Großhandelspreis (100 Stück) liegt unter 0,5 USD.

jpc
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Eigentlich ist der von Ihnen vorgeschlagene IC wahrscheinlich perfekt für meine Anwendung. Wenn Sie die Frage vorerst offen lassen, da ich denke, dass der FET-Vorschlag von Rücken zu Rücken auch realisierbar sein könnte, würden Sie gerne hören, was die Leute darüber denken.
Sean Murphy
Back-to-Back-FET wird wahrscheinlich auch funktionieren, aber mit dem IC erhalten Sie einen Überstromschutz und einen kostenlosen MOSFET-Treiber. Ob dies wichtig ist, hängt (natürlich) von der Anwendung ab.
JPC
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Wenn Sie mit einem sehr kleinen Tropfen umgehen können, können Sie möglicherweise stattdessen ein PNP verwenden, da diese in beide Richtungen blockieren können.
Oder ein Reed-Relais könnte eine andere Option sein, wenn der Strom, den Sie schalten, niedrig ist.
Der Back-to-Back-MOSFET könnte durch Verwendung eines Optokopplers zum Ansteuern der Gates erreicht werden, aber es gibt viele billige / einfache ICs, die die Arbeit leicht erledigen, ich würde diese nicht vollständig ausschließen.

Hier ist ein nützlicher App-Hinweis von Zetex, in dem die Sperrfunktion eines Bipolartransistors bei hoher Impedanz der Basis erwähnt wird (Seite 5, Punkt 7).

Oli Glaser
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Wird der Kollektor eines PNP tatsächlich eine hohe Impedanz für die 5-V-Quelle aufweisen, wenn sowohl die Basis als auch der Emitter niedrig sind? Auf jeden Fall denke ich, dass Sie mit den IC-Lösungen Recht haben. Der Vorschlag von @jpc ist wahrscheinlich genau das, was ich brauche.
Sean Murphy
Nein, Sie müssten die Basis schweben lassen (oder auf Kollektorspannung fahren), indem Sie den Treiberstift auf hohe Impedanz einstellen. Andernfalls spannen Sie den Kollektor-Basisübergang in Vorwärtsrichtung vor. Ich würde diese Methode jedoch nicht verwenden, um einen soliden Schutz zu gewährleisten (z. B. wird im Rahmen der normalen Arbeitsbedingungen regelmäßig ein Rückstrom erwartet). Ich denke, dass das Back-to-Back-PMOS mit Body-Diode für eine Niedrigstromlösung wahrscheinlich in Ordnung ist. Probieren Sie beide auf einem Steckbrett aus und sehen Sie, wie sie sich unter den schlimmsten Bedingungen halten ...
Oli Glaser
... Wenn dies jedoch ein wichtiges Projekt ist, würde ich wirklich in Betracht ziehen, die zusätzlichen paar Cent für einen IC-Schalter oder ein Relais auszugeben, um beruhigt zu sein, anstatt etwas "Neues" auszuprobieren.
Oli Glaser
@ Sean - aktualisierte Antwort mit App-Hinweis zum bipolaren Schalten, in dem die umgekehrte Blockierung erwähnt wird.
Oli Glaser
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Alter, warum musst du so komplex machen!

Hier ist der einfache Weg, dies zu tun. Verbinden Sie den Drain Ihres PMOS mit dem Ende der Stromversorgung und die Quelle mit dem Ende der Schaltung. Verbinden Sie das Tor mit Masse. Das PMOS fungiert als Diode, solange Ihre Versorgungsspannung größer als die Schwellenspannung des PMOS ist.

Für weitere Informationen besuchen Sie ..

http://www.wa0itp.com/revpro.html

Durgaprasad
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