Levante la resistencia en la puerta P-MOSFET. No funciona

Estoy construyendo un registrador de datos alimentado por batería que se comunicará mediante una señal celular, basado en el microcontrolador ATSAMD21 y el módem celular SIM5320. Para ahorrar energía, un temporizador externo enciende y apaga periódicamente el microcontrolador (no se muestra) y el microcontrolador debería poder cambiar la alimentación al módem. Cuando el microcontrolador está apagado, el módem también debe estar apagado.

Implementé esto como se muestra en el siguiente esquema, usando una salida de microcontrolador para cambiar la alimentación al módem a través de un P-MOSFET. Esta parte funciona perfectamente.

También agregué una resistencia pullup de 100k a la puerta, que esperaba mantuviera apagado el P_MOSFET cuando el microcontrolador está apagado. Esta parte NO funciona: cuando el microcontrolador está apagado, el voltaje de la puerta cae a ~0.8V y la energía llega al módem. Intenté usar diferentes resistencias pullup, pero incluso a 100 ohmios, el voltaje de la puerta aumenta a ~ 3 V y el P-MOSFET aún está encendido.

Preguntas:

  1. Me parece que 'algo' está impulsando el voltaje de la puerta hacia GND, pero ¿qué es? ¿Qué hice mal?

  2. Si el voltaje de la puerta está por encima de ~ 2 V, el microcontrolador se enciende. ¿Está realmente extrayendo energía a través de un pin de entrada / salida analógica?

  3. Puede ser más simple usar un N-MOSFET en su lugar, pero no estoy seguro de cómo funcionaría con el IC SIM5320 conectado a un 'GND' que está a unos pocos mV por encima del suelo debido a la resistencia del mosfet. ¿Podría un N-MOSFET funcionar aquí? ¿Cuáles son mejores formas de diseñar este circuito?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si desconecta Dout de la puerta y deja la resistencia pullup en su lugar, ¿se apaga el MOSFET?
No puedo probar eso con el circuito actual ya que es una PCB con componentes smd. Tendría que raspar el rastro.
Está alimentando el micro a través del diodo de protección entre ese pin y su pin de alimentación. Podría ser mejor mantener el micro encendido y en su modo de suspensión más profundo (algunos micros consumen 1 uA o menos, no sé el tuyo)
Investigué el modo de suspensión, pero decidí no hacerlo porque (1) no estoy familiarizado con los comandos del microcontrolador, por lo que es más fácil simplemente cortar la energía, y (2) hay muchos otros componentes que necesito apagar, por lo que es más simple usar un interruptor para todos. Lo tendre en cuenta para el futuro.
¿Está seguro de que es seguro aplicar un voltaje superior al voltaje de suministro al punto DOUT del ATSAMD21?
Decididamente no es seguro. Rompe las especificaciones, que indican una entrada máxima de pin de ~3.6V.

Respuestas (1)

una mejor idea para esto, si desea utilizar un interruptor de lado alto PMOS, sería tener el ATSAMD21 cambiando un interruptor NPN de lado bajo, que luego cambia el PMOS para el SIM530. Ejemplo:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

R2 (elegido arbitrariamente para ser 50x R1) conecta Q1 a tierra (apagado) si D1 está en un estado de alta impedancia, que puede ser si el uC está apagado. Esto significa que la puerta M1 definitivamente se eleva a 4.2 V.

El problema con su diseño es que no sabemos exactamente qué hay dentro de la salida del microcontrolador cuando está apagado, por lo que no debemos confiar en él. Además, considerando que incluso cuando DOUT es un "1", es de 3,3 V, que es inferior a los 4,2 V que impulsan el módem, por lo que M1 puede estar parcialmente encendido. Si bien parece estar funcionando para su caso, no es una buena práctica... Si la carga estuviera funcionando con 5 o 12 V, la V (GS) de M1 podría convertirse en un problema.

+1 por proporcionar la solución exacta para controlar un mosfet de canal P (o incluso un transistor pnp). Dijo que la salida del uC es desconocida cuando no tiene energía para controlar sus pines, que pueden tener resistencias desplegables internas.
¿Funcionará este ejemplo incluso si D1 no está en un "estado de alta impedancia"? No sé cuál es el estado habitual de las salidas del microcontrolador.
Además, ¿agregar un NPN aumentará el uso de energía?
Probablemente opte por este diseño, usando el interruptor NPN "MMBT3904" (el 2N3904 no está disponible en SMT) para evitar posibles problemas con GND flotante.
Gracias por la solución. Sin embargo, me preguntaba si en caso de que el voltaje que cambia con el p-mosfet también sea 3V3, ¿podría simplemente usar un pull-up de 10k a 3V3 en la salida de MCU mientras configura la salida de MCU como drenaje abierto?
@PaulusPotter Creo que la respuesta es sí, pero ¿puede dibujar el circuito propuesto para estar seguro?
Levante la resistencia en la puerta P-MOSFET. No funciona
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