2 개의 트랜지스터를 스위치로 사용하는 데 필요한 설명

다음과 같은 디자인을 사용하여 마이크로 컨트롤러로 부하를 유도하는 것이 좋습니다. 스위치가 아닌 하나의 트랜지스터 (n-ch 및 p-ch)를 사용해야하는 이유는 무엇입니까?

Google과 YouTube를 검색했으며 대부분의 페이지는 다음 페이지와 같이 하나의 트랜지스터 (대부분 n-ch)를 사용하여 전환했습니다.

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html

하나의 트랜지스터 스위치보다 그러한 설계 (트랜지스터 2 개)를 갖는 장단점을 설명해 주시겠습니까?

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

디지털 신호 스윙이 전체 5V 인 경우 최종 P 채널 FET 만 사용할 수 있습니다.

2- 트랜지스터 회로의 장점은 스위칭되는 전원 전압과 디지털 신호 전원 전압이 동일 할 필요가 없다는 것입니다. 표시되는 회로는 두 번째 FET가 처리 할 수있는 최대 GS 전압까지의 전원 전압으로 작동합니다.

이것은 상단 스위치입니다. 아마도 당신이 보았던 대부분의 회로는 하단 스위치입니다. 상단 전환은 해당 애플리케이션에 고유 한 몇 가지 흥미로운 문제를 추가합니다. 따라서 2 단계 스위치가 표시 한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 두 가지 주요 사항은 다음과 같습니다.

1. 스위칭 전압이 로직 전원 전압과 동일하더라도 높은 레벨의 로직 출력 전압은 레일보다 훨씬 낮을 수 있습니다. 이로 인해 단일 P- 채널 MOSFET의 스위칭이 일관되지 않을 수 있습니다.

2. MOSFET의 게이트는 기본적으로 커패시터이며, P- 채널 MOSFET은 풀업 저항에 의존하여 전원을 끄므로이 전원을 빠르게 전환해야하는 경우 풀업의 크기가 상대적으로 작아야합니다. . 따라서 N- 채널이 켜져있을 때 풀업을 통해 풀다운해야하는 전류는 GPIO가 싱크 할 수있는 것보다 훨씬 높을 수 있습니다.

추가 혜택

1. 2 단계 제어를 통해 로직 공급 장치보다 훨씬 더 높은 전압을 부하로 전환 할 수 있습니다. 이론적으로 2 단계 드라이버를 사용하여 P- 채널 장치의 최대 Vds로 전환 할 수 있습니다. 그러나 회로는 P- 채널 게이트의 전압을 Vgs_max 미만으로 제한하도록 수정해야합니다. 또한, 매우 높은 전압의 상부 스위칭은 일반적으로 문제가된다.

2. 첫 번째 장치에 작은 신호 N- 채널을 사용하면 GPIO 핀의 용량 성 부하를 크게 줄일 수 있습니다. 이렇게하면 후자의 부담이 줄어들고 로직 공급이 덜 시끄럽게 유지됩니다.

@OlinLathrop의 답변에 대한 추가 기능으로 P 채널 FET (추가 N 채널 FET의 유무에 관계없이)와 링크에 표시된 N 채널 FET의 다른 차이점은 P 채널이 사이드 스위치 (Vcc를 부하로 전환), N 채널은 로우 사이드 스위치 (접지를 접지로 전환).

LED, 모터 등과 같은 추가 I / O가없는 간단한 부하의 경우 로우 사이드 스위치가 적합합니다. 다른 마이크로 컨트롤러 또는 센서와 같이 별도로 전원이 공급되는 회로에 연결된 I / O가있는 부하의 경우 접지를 연결하고 하이 사이드 스위치를 사용하는 것이 일반적으로 바람직합니다.