Ayuda de diseño para cambiar un suministro de 5V: FET o BJT, ¿relé o no?

Antecedentes: he usado BJT antes, pero nunca FET. He estado leyendo la breve introducción en https://oscarliang.com/how-to-use-mosfet-beginner-tutorial/ y eso es todo lo que sé sobre los FET (es decir, nada en realidad).

Mi escenario ahora es que tengo un monitor de voltaje para un riel de 5V. El monitor, bueno, monitorea el riel y si/cuando llega a 5.5VI obtiene una señal para eso, y yo reaccionaré (cortaré el suministro) sobre eso.

La parte de "cortar el suministro" es donde estoy ahora. La forma fácil, es decir, la forma en que sé hacerlo, es un BJT que controla un relé que corta el riel. Esto funciona, pero mi preocupación es que 1. El BJT reacciona lentamente y 2. El relé reacciona lentamente.

Encontrar un BJT realmente rápido resolverá 1, pero encontrar un relé con un tiempo de reacción que no esté dentro de los milisegundos es más difícil, por lo que 2 no está resuelto. Aquí es donde pensé en un FET. Un escenario del mundo real es un mejor incentivo para mí que simplemente jugar con números.

Podría usar un relé FET + rápido, pero eso aún mantendrá el cuello de botella del tiempo de respuesta del relé.

Entonces, esta es la idea que se me acaba de ocurrir: ¿qué pasa si descarto la idea del "transistor + relé" y simplemente dejo que un FET de potencia actúe como un interruptor de riel? No más de 2A fluirán a través del riel.

Preguntas:

  1. ¿Un solo FET podrá hacer o deshacer el riel de alimentación? Estoy pensando que un BJT tiene una caída de Uce_sat de aproximadamente ~ 0.4V, ¿también tendría un FET esta caída? (La caída de 0,4 V desde 5 V es muy mala en este escenario, por eso seguí intentando con el relé para evitar la caída)

  2. Similar a la pregunta anterior, ¿cómo funcionaría un riel AC a través de un FET? Digamos que quiero cambiar 12VAC, ¿habrá una caída/pérdida de voltaje, o los 12VAC completos saldrán limpios?

el BJT no importará. Los tiempos de actuación de los relés son órdenes de magnitud mayores. Así que tu enfoque tiene mucho sentido.
Entonces, ¿tienes un segundo riel de voltaje para controlar el relé o la puerta del mosfet?
¿Sería aceptable reemplazar un fusible o restablecer un interruptor? Esto parece ser un sistema de excepción/detección de fallas/protección. Si se trata de un circuito de palanca, probablemente funcionaría. Le daría la velocidad de un dispositivo semiconductor que actúa como un regulador de derivación extrema hasta que se dispara el fusible/disyuntor y las características de encendido de un relé.
Causa raíz: ¿por qué su suministro está aumentando potencialmente por encima del valor límite? Arréglelo en la fuente y no use una tirita.
@RoyC: al principio tuve este enfoque, usando un TRIAC como palanca. Funcionó, pero mi monitor era demasiado sensible y activaría la palanca en picos / transitorios de voltaje corto, así que después de cambiar muchos fusibles finalmente desistí de esa idea. Probablemente podría haber construido un sensor/limitador de corriente, pero no tengo mucho espacio en la PCB, así que lo abandoné.
@Andyaka: Las fuentes de alimentación en cuestión tienen más de 30 años y están encapsuladas en resina. Las soluciones no son posibles, ni siquiera el reemplazo (por las razones que no quiero profundizar aquí), por lo que solo hay posibilidades de curitas aquí.

Respuestas (3)

El tutorial que has vinculado es demasiado básico. Te recomiendo que le eches un vistazo a este, que tiene más detalles sin llegar a ser excesivamente complejo: MOSFET como interruptor - Tutorial

Q1:

Si mi entendimiento es correcto, su aplicación requiere cortar un riel que suministre 5V a una carga (o más de una) conectada a tierra.

Si quieres hacer eso, necesitarás un interruptor lateral alto. Un MOSFET de potencia de modo de mejora de canal P puede ser su mejor opción, ya que hay muchos dispositivos disponibles con voltaje de umbral de puerta compatible con nivel lógico (una característica muy conveniente).

Consulte la Guía de selección de MOSFET de Vishay Siliconix, International Rectifier o cualquier otro fabricante para obtener un dispositivo adecuado.

Este Si4477DY podría ser una buena aplicación debido a su RdsON muy bajo (< 6 mOhm, es decir, caída de 12 mV a 2 amperios) y porque se impulsará profundamente al conectar a tierra su compuerta (tendrá Vgs = -5V). También puede intercambiar algunas de sus capacidades por un dispositivo de menor precio o con un paquete más conveniente, depende de usted.

Si necesita un RdsON extremadamente bajo, puede optar por un MOSFET de canal N, pero luego necesitará un circuito adicional para controlar su compuerta (por ejemplo, LTC1154) y la complejidad puede aumentar con bastante rapidez. Lo recomendaré en contra.

P2 :

Puede cambiar una carga de CA a través de dos MOSFET, pero tenga en cuenta que los diodos de su cuerpo conducirán alternativamente y, por lo tanto, caerán algo de voltaje. Para una carga de CA de 12 V, es mejor que utilice un relé.

  1. Sí, los FET son muy adecuados para cambiar la alimentación de CC. En realidad, los FET son mejores que los BJT a este respecto. No hay problema en tener FET que pueda manejar 2A y mucho más que eso.
  2. Si desea cambiar la alimentación de CA, le recomendaría que busque triacs y optotriacs.

Creo que el dispositivo que está buscando es, por ejemplo, el LTC4360 en el caso de la protección de 5V. Es una solución fácil para la protección contra sobrevoltaje y apaga su salida dentro 1 m s de (según el FET). Adjunto el esquema correspondiente de LT.Protección contra sobrevoltaje de LT

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