FET: Веселые усилия вместе

В прошлый раз мы рассмотрели основы, детали, нюансы и предостережения полевых транзисторов. Однако основы полевых транзисторов – это еще не все – давайте рассмотрим их реальное использование во всем их чудесном разнообразии! Я хочу показать вам несколько классных схем, в которых вам может помочь дружественный полевой транзистор, особенно полевой МОП-транзистор, и попутно я также хотел бы познакомить вас с несколькими полевыми транзисторами, которые, как мне кажется, могут быть полезны всем вам. хорошая многолетняя дружба с. Если вы их еще не знаете, то это так!

Пожалуй, это самое популярное применение NPN-транзистора – управляющие катушки, такие как реле или соленоиды. Мы привыкли управлять реле с помощью BJT, обычно NPN, но это не обязательно должен быть BJT, полевые транзисторы часто справятся с этой задачей так же хорошо! Вот N-FET, используемый в той же конфигурации, что и типичный BJT, за исключением того, что вместо резистора ограничения базового тока у нас есть резистор затвор-исток — вы не можете полностью выпаять BJT и припаять полевой транзистор после вы спроектировали плату, но в остальном это довольно плавная замена. Диод свободного хода (защита от обратной ЭДС) по-прежнему необходим, когда вы переключаете реле, и катушка в знак протеста производит странное напряжение, но, эй, не может быть, чтобы каждый аспект был лучше.

Причина, по которой вы можете управлять им таким же образом, довольно проста: в обычной схеме NPN реле управляется логическим уровнем GPIO 3,3 В или 5 В, а для полевых транзисторов с малым сигналом это находится в пределах Vgs. Однако, если ваш микроконтроллер имеет GPIO с напряжением 1,8 В, а Vgs вашего полевого транзистора не совсем справляется с этим, NPN-транзистор является более выгодным решением, поскольку он будет работать до тех пор, пока вы можете обеспечить необходимый небольшой ток и жалкие 0,7 В. .

А вот наши первые два дружественных транзистора, 2N7002 и BSS138 — оба представляют собой малосигнальные N-FET, пригодные именно для такой работы. 2N7002 — довольно классическая деталь — вы часто увидите ее везде, где может поместиться N-FET. BSS138 очень похож, с немного более высоким диапазоном Rds, но немного меньшим диапазоном Vgs — вы увидите это на некоторых схемах Sparkfun или Adafruit. Вы можете спокойно купить любой из них и использовать их в своих схемах всякий раз, когда вам нужен небольшой N-FET, которым можно управлять с помощью GPIO.

Конечно, маленькие полевые транзисторы логического уровня — это нечто большее — например, если вам когда-либо нужно было сдвигать уровень нескольких сигналов вперед и назад, вы могли бы использовать эти небольшие платы «сдвигателя уровня» с четырьмя деталями SOT23 на них. Эти детали SOT23 на самом деле являются полевыми транзисторами, и наша [Дженни Лист] описала этот тип переключателя в своей обширной статье о сдвиге уровней. Этот метод также дешев, прост и будет работать с подавляющим большинством сигналов, уровень которых вам когда-либо понадобится – и это еще больше причин запастись малосигнальными N-FET!

Вот замечательная схема, которая позволяет реализовать защиту от обратной полярности без потерь с помощью полевого транзистора! Вы можете использовать любой тип полевого транзистора – часто для этого используется P-FET, поскольку наличие непрерывной общей земли имеет свои преимущества, но и N-FET тоже подойдет. Этот способ защиты от обратной полярности намного лучше, чем использование последовательного диода, потому что вы не тратите столько энергии - при потребляемой мощности 1-2 А диод может привести к тому, что вы потеряете более 1 Вт мощности на тепло.

Если Vgs не превышает ожидаемую потребляемую мощность, все, что вам нужно сделать, это подключить затвор P-FET к отрицательному выводу, соединить вход питания с положительным выводом и сделать стоковой вывод выходным. В противном случае, если ваше входное напряжение может превысить Vgs или изменить пороговые значения Vgs, вам потребуется добавить стабилитрон и резистор для ограничения напряжения. Такая защита от обратной полярности дешева, не требует потерь и может полностью спасти ваши компоненты от огненной смерти.

Конечно, если ваша схема не совсем маломощная, вам захочется выйти за рамки малосигнальных полевых транзисторов — а как насчет входной мощности макетной платы, над которой вы работаете? Возможно, вы могли бы даже использовать тот же тип полевого транзистора, который вы используете для периферийных устройств с высокой коммутацией? Давайте рассмотрим более мощные полевые транзисторы – в частности, несколько небольших, но хороших P-FET, которые могут выдерживать более высокие токи, не беспокоясь.