Selección de un transistor para conmutación de lado alto a 5 V con una corriente de carga de 2 A

Estoy haciendo un cambio lateral alto de carga de 5V 2A y estará ENCENDIDO o APAGADO durante mucho tiempo (1-10 horas).

Ahora estoy confundido acerca de qué transistores debo usar. o MOSFET? ¿Necesito disipador de calor? Realmente prefiero el transistor SMD o MOSFET, si es posible.

También quiero 5V en el otro lado del transistor/MOSFET. Estoy seguro de que habrá una caída de voltaje, ¿hay alguna forma de recuperar la caída de voltaje? Primero pensé en usar un poco de alto voltaje en la conmutación como 7V y luego poner el regulador de voltaje en el otro lado para poder obtener los 5V correctos. Pero como la carga es 2A. La potencia será de 10W si no me equivoco. Entonces creo que es demasiado calor.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La disipación de potencia es la caída de voltaje por la corriente. Si usa un mosfet con suficiente bajo R D S ( o norte ) entonces puedes tener una caída bastante baja. Ninguna caída no es posible, y probablemente no sea necesaria.
Para 2A, seguramente use un MOSFET. Puede cambiar el PNP por un FET de canal P pero deshacerse de R2. Asegúrese de que el voltaje de accionamiento de la compuerta P-FET esté en el nivel lógico.
Su RDS (encendido) es de 40 mΩ, lo que significa una caída de 0,08 V. Haciéndolo 4.92V. Bien ?
@KyranF, ¿Por qué se sugiere usar un MOSFET para la conmutación 2A? ¿No hay BJT u otra tecnología de transistores que también pueda hacer esto? ¿Cuáles son los beneficios inmediatos que le hicieron sugerir MOSFET?
@sherrellbc debido a la caída de voltaje. Si tiene mucho margen de voltaje, puede usar todos los controladores Darlington de 30 A que desee, pero a costa de reducir 1+V y tener que lidiar con la disipación de energía resultante y los tamaños de paquete grandes.
@sherrellbc también, esta es una aplicación de "interruptor de encendido", cuando necesita un control más interesante, puede optar por JFET e IGBT, que son varias tecnologías de transistores y pueden hacer lo mismo, pero tienen diferentes pros y contras.

Respuestas (2)

Al igual que el interruptor de lado alto BJT que se muestra en su pregunta, esto hace lo mismo usando un MOSFET de canal N y canal P:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si su microcontrolador puede tolerar 5 voltios en sus pines de salida, entonces puede conectar la salida directamente a la puerta del MOSFET de canal P en una configuración de drenaje abierto y no necesita el dispositivo de canal N.

R1 está ahí para asegurar que el MOSFET esté encendido cuando el MOSFET de canal N esté apagado. Debido a la naturaleza inversora del MOSFET de canal N, un 0 en la salida del microcontrolador enciende la carga y un 1 la apaga. Agregar un pull-up (R2) a 3.3v en la salida del microcontrolador mantiene la carga apagada cuando el circuito se activa por primera vez. Deberá configurar el pin de salida del microcontrolador como drenaje abierto.

Tenga en cuenta que no hay resistencias en los circuitos de compuerta de los FET, esto se debe a que son dispositivos controlados por voltaje a diferencia de los BJT cuyas bases están controladas por corriente.

El DMP2035U tiene un Rds (encendido) típico de 23 mΩ y puede manejar 2,9 A continuos y disipar 0,8 W. Entonces, la caída de voltaje será de aproximadamente 45 mV, o aproximadamente 4,95 V en toda la carga.

Muchas gracias Tcrosley. Ahora estoy usando HCT595 y su salida será de 5V. En ese caso, ¿todavía necesito NChannel MOSFET? y que opinas de este MOSFET farnell.com/datasheets/1897538.pdf . Tiene una resistencia de 0.0020 Ohms.
Una cosa más, ¿cómo DMP2035U disipa 0.8W? ¿Puedes decirme cómo calculaste esto? Mi valor calculado parece incorrecto. Hice yo x yo x R = P.
@xmenW.K. Sí, debería poder controlar el FET de canal P directamente desde un HCT595 de 5v. Estaba siguiendo su diagrama con el uC 3.3v entrando desde un lado. También debería poder eliminar la resistencia R1 entre el drenaje y la puerta (es decir, solo necesita el FET). El Si7157DP es un poco exagerado (máx. 60 A), pero ciertamente tiene un Rds (encendido) bajo. El 0.8W para el otro FET fue la disipación máxima.
Puede que me equivoque, pero R1 parece estar en Gate to Source.
@xmenW.K. Tienes toda la razón, escribí ese comentario y luego me di cuenta de que había dibujado el FET al revés. Actualicé la imagen pero no pude actualizar el comentario.
No hay problema, sucede :) Tengo una pregunta más. ¿Cómo calculo el calor que generará? Max Dissipation se ve muy extraño, es 104W. Eso es mucho calor. Estoy usando I x I x R, por lo que viene 0.008W. Eso es casi nada. ¿Es la forma correcta de calcular?
@xmenW.K. La cifra de 104 W, que es increíblemente grande, es la cantidad máxima que el paquete puede disipar. Pero revise las notas, se reduce a 4W bajo ciertas condiciones. Lo real es lo mismo que estabas haciendo antes 2A * 2A * 0.002 = unos míseros 8 mW. Debería funcionar muy bien.

Quieres un MOSFET de canal P. Necesita uno que tenga un Rdson muy bajo con solo un controlador de compuerta de 5 V, pero eso no debería ser demasiado difícil ya que sus requisitos de voltaje son bajos. Probablemente pueda encontrar uno en el pequeño rango de 10 mΩ.

Por ejemplo, supongamos que encuentra uno con 35 mΩ en un controlador de compuerta de 5 V. A 2 A, eso caerá solo 75 mV, por lo que su salida será de 4,925 V. La disipación de energía es (2 A)²(35 mΩ) = 140 mW. Probablemente esté en el límite para un paquete SOT-23: consulte la hoja de datos. Suena apropiado para un paquete SOT-89, pero como siempre, consulte la hoja de datos.

Otra opción es poner en paralelo dos MOSFET. Eso reduce la disipación total en 2 y la disipación de cada uno en 4 en relación con un solo FET. Dos de los mismos FET en paralelo del ejemplo anterior solo disiparían 70 mW en total. Idealmente, cada uno disipará 35 mW, que apenas notará que se calientan. No compartirán la corriente exactamente por igual, pero incluso si uno disipara los 70 mW, un SOT-23 seguiría estando bien.

¿Qué debo comprobar en la ficha técnica sobre el calor? Me gusta este aquí fairchildsemi.com/datasheets/FD/FDN306P.pdf . Su RDS (encendido) es de 40 mΩ, lo que significa una caída de 0,08 V. Haciéndolo 4.92V. Y 0,16 mW de calor.
Bien, lo entiendo, su máxima disipación de energía. Y es de 0.5W. ¿Cuál creo que está bien para 0.16W?
También eche un vistazo a la resistencia térmica. El dispositivo tiene 270 °C/W cuando se suelda como se muestra en el esquema. Multiplicado b 0,16 W da 43 °C, por lo que el dispositivo puede calentarse hasta 60-70 °C. Esto está bien ya que el dispositivo permite 150°C, pero puede que le resulte incómodo. Aumentar el ancho de vía y colocar cobre debajo del dispositivo puede ayudar.
Todos estos años nunca pensé en usar dos MOSFET en paralelo para reducir la resistencia y obtener el doble de beneficio en la disipación por dispositivo. Gracias por el momento aha!
Selección de un transistor para conmutación de lado alto a 5 V con una corriente de carga de 2 A
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v