Транзисторный переключатель с напряжением отключения >0

Я новичок в электронике, поэтому заранее извиняюсь за некорректную терминологию.

У меня есть существующая схема, которая может питаться от 13,4 В или 14,4 В. Что я хотел бы сделать, так это рассматривать эту разницу напряжений как двоичный переключатель, где питание 13,4 В выключено, а питание 14,4 В включено.

Итак, в основном я хочу построить схему, которая может иметь входное напряжение 13,4 В или 14,4 В, что соответствует выходному напряжению 0 В или 14,4 В соответственно.

Я нашел и изучил MOSFET-транзисторы, поскольку они кажутся наиболее разумным способом добиться этого, но я не могу найти транзистор с достаточно высоким пороговым напряжением затвор-исток. Например, я могу найти 14-вольтовый Vgs MOSFET, но Vgsth всегда слишком низкий, обычно 6,7 вольт. Мне нужно, чтобы выходное напряжение OFF было 0 В. Это заставляет меня думать, что это не может быть правильным подходом.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я также хочу добавить, что максимальный ток, потребляемый в цепи, может достигать 8 ампер, но в среднем должен быть ближе к 0,5/1 ампер.

Могу ли я создать схему, описанную выше, всего с одним полевым МОП-транзистором? Или то, что я даже пытаюсь сделать, разумно/возможно?

Спасибо за ваше время.

Вы должны смотреть на компараторы , а не на дискретные устройства.
Могут быть полезны регуляторы напряжения. Я немного заржавел в этом, поэтому не буду отправлять ответ. Возможно, вам придется разделить входное напряжение, чтобы использовать компонент с более общим порогом напряжения, а затем использовать супервизор для управления полевым транзистором.
@LOP_Luke FWIW, прежде чем думать, как это сделать, сделайте спецификацию. Здесь перечислены все входы, функции и выходы с допусками и ограничениями окружающей среды. Как и всякая логика, именно так они определяются. с Вох, Объем мин макс. пределы. > затем подумайте об обратной полярности и перенапряжении, если это необходимо (как и во всех автомобильных конструкциях), это кажется трудным, но важным. Тогда вопросы станут более ясными, а решения — более очевидными, а вопросов, связанных с обратной связью, станет меньше. Отделите приятно иметь от обязательных. Как индикатор... или чувствительный к стоимости. или... гистерезис... или шум на входе... импульсный ток...

Ответы (3)

ThePhoton прав в комментариях. Вам нужен компаратор, чтобы сделать такое сравнение надежным. То, что вы хотите, это что-то вроде

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Это даст вам нулевой выходной сигнал, пока входное напряжение не превысит (номинально) 13,9 вольт, что находится на полпути между 13,4 и 14,4. Поскольку детали имеют допуски, в частности стабилитрон слева, потенциометр на 200 Ом можно использовать для регулировки отклонений компонентов. Комбинация 1 МОм/1 кОм не обязательно важна, особенно если ваши входы действительно представляют собой два значения, которые вы описали. Тем не менее, это хорошая идея, и они обеспечивают мгновенное срабатывание около 15 мВ (гистерезис), если входное напряжение близко к триггерному напряжению. Доступно множество компараторов, хотя вам нужно убедиться, что вы получаете тот, который может работать с 15-вольтовыми источниками питания (в настоящее время не все могут), и если вы хотите использовать старый, но добрый, вы можете получить LM311 или LF311. Или вы можете использовать 1/4 LM339. Оба довольно дешевые.

Это работает следующим образом: для любого входа выше 6,2 вольт вход + будет около 6,2 вольт. Вход делится примерно в 2,2 раза (зависит от настройки потенциометра), и для напряжений менее 13,9 В вход - будет меньше, чем вход +, поэтому выход компаратора будет высоким. Это будет держать МОП-транзистор выключенным. Обратите внимание, что это p-тип, и почти все будет работать в этом приложении. Также обратите внимание, что полевые МОП-транзисторы имеют некоторый ток утечки, обычно в районе 1 мА или немного меньше, поэтому МОП-транзистор не будет «полностью» отключен. Если вы управляете нагрузкой с высоким импедансом, вам нужно быть осторожным с этим. Когда входное напряжение превысит 13,9 вольт или около того (опять же, это будет зависеть от настройки потенциометра), вход - станет выше, чем вход +, выход компаратора станет низким, и МОП-транзистор включится.

РЕДАКТИРОВАТЬ. Также обратите внимание, что 200 Ом для R3 будут работать хорошо, если вы используете резисторы 1%, которые в наши дни очень дешевы. Если вы решите пойти еще дешевле и использовать 5% или (Боже, помоги нам) 10%, вам, вероятно, придется использовать больший потенциометр - 500 Ом должно работать.

"на полпути между 12,4 и 13,4?" Вы имеете в виду 13,4 и 14,4?
Драт. Надоедливые пальцы рабского труда.
@WhatRoughBeast спасибо за очень подробный ответ. У меня всего несколько вопросов: как вы рассчитываете напряжение отсечки 6,2? Это основано на значениях резисторов? POT означает потенциометр, верно? Это только для пробы? Я предполагаю, что в последней цепи у меня будет только 1 значение. Я предполагаю, что напряжение компаратора на ВЫСОКОМ уровне равно Vcc, значит ли это, что мне все еще нужен полевой МОП-транзистор с Vgs ниже 13,9? Я также хотел упомянуть в вопросе, что у меня относительно высокий пиковый ток, который может достигать 8 ампер, меняет ли это схему? Спасибо вам за помощь!
6.2 — напряжение стабилитрона. Для входов с меньшим напряжением это, по сути, разомкнутая цепь, а затем фиксируется напряжение для больших входов. Возможны 5% отклонения от единицы к единице. 150 Ом дают правильный ток для номинальной работы — посмотрите техпаспорт. Да, POT - это потенциометр. Вам нужно будет встроить его в схему и сделать окончательную настройку, чтобы компенсировать различные допуски компонентов. В HIGH вы не хотите, чтобы МОП-транзистор был включен. Выше 13,9 на выходе компаратора низкий уровень, поэтому от затвора до истока около 13-14 вольт. Используйте МОП-транзистор, рассчитанный на ток, но он не изменится.

Вы, вероятно, не можете сделать это эффективно с одним MOSFET.

С одной стороны потому, что включение происходит не очень резко. Это может потребовать изменения в несколько вольт на затворе между тем, когда полевой транзистор начинает пропускать небольшой ток до того места, где он полностью «включен».

Во-вторых, потому что пороговое напряжение варьируется от устройства к устройству и при изменении температуры устройства.

Вы получите гораздо более чистое решение, если изучите компараторы , которые представляют собой тип продукта, предназначенного для того, чтобы делать именно то, что вы пытаетесь сделать.

Тем не менее, также возможно построить компаратор с дискретными компонентами, такими как МОП-транзисторы. Однако не совсем надежно, если температура сильно меняется. С другой стороны, это было бы хорошим примером для новичка.

Рассмотрим источник опорного напряжения TL431. Вы можете использовать его в качестве компаратора, и он включает в себя опорное напряжение с температурной компенсацией, поэтому все, что вам нужно, это двухрезисторный делитель напряжения для преобразования входного напряжения (13,9 В) в опорное напряжение (2,495 В). А затем полевой МОП-транзистор на выходе, чтобы получить желаемое выходное напряжение 14,5 В.

+1 TL431 действительно идеально подходит для таких ситуаций. Однако пример схемы, адаптированной для конкретных требований OP, стоил бы того.
Транзисторный переключатель с напряжением отключения >0
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v