MOSFET 사용 및 P- 대 N- 채널

Arduino를 사용하여 12V 솔레노이드를 활성화 / 비활성화하려고합니다. 나는 H-bridge를 사용했고 잘 작동했습니다. 그런 다음 다중 채널 H- 브리지 대신 사물을 단순화하고 단일 MOSFET을 사용하기로 결정하고 매우 혼란스러워했습니다. 이 설정에서 P 채널 (또는 N 채널) mosfet를 사용하는 올바른 방법을 이해하려고 노력하고 있으며 Google의 샘플 회로를 발견했습니다.

다른 트랜지스터 (2N3904)가 필요한 이유는 무엇이며 부하에 다이오드가있는 이유는 무엇입니까?

가 높아지면 ( + ) P 채널이 활성화 되어 풀업이 발생하지만 왜 추가 트랜지스터가 필요하다는 것을 알고 있습니다. MCU (이 경우 PIC)가 동일한 작업을 수행하지 않아야합니까?$V_{gate}$$V_{source}$$V_{drain}$

또한-내가하고있는 모든 것이 (내 솔레노이드와 같이) 부하를 켜거나 끄는 경우 N 채널과 P 채널을 사용해야하는 이유가 있습니까?

회로에서 P 및 N 채널 MOSFET의 동작을 비교하십시오.

(비교를 돕기 위해 접합 트랜지스터를 남겨 두었습니다.)

PIC 출력은 12V에 연결하는 것을 좋아하지 않으므로 트랜지스터는 버퍼 또는 레벨 스위치로 작동합니다. 0.6V (ish)보다 큰 PIC의 출력은 트랜지스터를 켭니다.

P 채널 MOSFET . (드레인과 접지 사이에 연결된 부하)

PIC 출력이 LOW이면 트랜지스터가 OFF이고 P MOSFET의 게이트가 HIGH (12V)입니다. 이는 P MOSFET이 꺼져 있음을 의미합니다.

PIC의 출력이 HIGH이면 트랜지스터가 켜지고 MOSFET의 게이트를 LOW로 당깁니다. 그러면 MOSFET이 켜지고 전류가 부하를 통해 흐릅니다.

N 채널 MOSFET . (드레인과 + 12V 사이에 연결된 부하)

PIC 출력이 LOW이면 트랜지스터가 OFF이고 P MOSFET의 게이트가 HIGH (12V)입니다. 이것은 N MOSFET이 ON이고 전류가 부하를 통해 흐를 것임을 의미합니다.

PIC의 출력이 HIGH이면 트랜지스터가 켜지고 MOSFET의 게이트를 LOW로 당깁니다. MOSFET이 꺼집니다.

'개선 된'MOSFET 회로 .

디지털 N MOSFET 유형을 사용하여 트랜지스터를 제거 할 수 있습니다. PIC 출력의 0-5V 신호 만 있으면 작동하고 12V 전원에서 PIC 출력 핀을 분리합니다.

PIC 출력이 HIGH이면 MOSFET이 켜지고 LOW이면 MOSFET이 꺼집니다. 이것은 원래 P MOSFET 회로와 정확히 동일합니다. 직렬 커패시턴스는 게이트 커패시턴스를 더 빠르게 충전 또는 방전하여 켜고 끄는 시간을 돕기 위해 더 작게 만들어졌습니다.

디바이스의 선택은 기본적으로 설계 요구에 달려 있지만이 경우 디지털 타입 N MOSFET은 단순성 측면에서 손을 win니다.

바이폴라 트랜지스터는 MOSFET의 드라이버로 제공됩니다. DC에 비해 MOSFET은 저항이 매우 높으므로 개방 회로처럼 보이지만 실제로는 용량이 있습니다. 전원을 켜려면 충전을 충전해야하며, 그렇게하려면 전류 구동이 필요합니다.

BJT (및 전체 회로 설계)는 또한 작고 예측 가능한 턴온 전압이라는 이점을 제공합니다. 거기에 다른 BJT를 대체 할 수 있으며 동작은 비슷합니다.

여분의 트랜지스터의 또 다른 장점은 여분의 트랜지스터 스테이지에 전압 이득이있어서 입력 입력의 관점에서 오프에서 온으로 더 선명한 전환을 만드는 데 도움이된다는 것입니다.

작고 양의 신호를 사용하여 회로를 켜려면 NPN 트랜지스터를 사용해야합니다. 그러나 이것의 출력은 하이 사이드 부하로 반전되므로 P 채널 MOSFET이 사용됩니다. 이것은 또 다른 멋진 기능을 가지고 있습니다. 즉, 양의 측면에서 부하가 제어되므로 트랜지스터가 꺼질 때 접지 상태로 유지됩니다.

MOSFET의 회로도 기호는 공핍 장치처럼 보입니다 (채널이 세 개의 섹션이 아닌 단단하게 그려지기 때문에). 이것은 아마도 실수 일 것입니다. 이 회로는 밀링 강화 모드 설정처럼 보입니다.

게이트가 낮아지면 P 채널 MOSFET이 활성화됩니다. "거꾸로"그려집니다. PNP BJT와 유사하다고 생각하십시오.

"플라이휠"다이오드는 트랜지스터 / 스위치가 열릴 때 유도 부하 회로를 완성합니다. 인덕터는 같은 방향으로 같은 전류가 흐르도록합니다. 일반적으로이 전류는 트랜지스터 루프를 통해 흐릅니다. 그것이 갑자기 차단되면, 부하를 통한 방향이 동일하도록 다이오드 루프를 통해 흐르며, 이는 다이오드를 통해 반대 방향으로 흐르는 것을 의미합니다. 이러한 전류의 연속이 발생하기 위해서는 인덕터가 "역 EMF"를 생성해야합니다. 즉, 방향이 이전에 적용된 전압과 반대 인 전압입니다.

io 핀이 높은 임피던스를 가지거나 연결되어 있지 않을 때 FET가 작동하지 않도록하려면 게이트에서 접지로 4k7을 추가해야합니다. 이 경우 손으로 간단히 충전하면 MOSFET을 활성화 할 수 있으며 게이트 핀에 전원이없는 경우에도 회로를 계속 구동 할 수 있습니다.

1. 왜 다른 트랜지스터 (2N3904)가 관련되어 있습니까? -게이트 드라이버가 10k 미만의 임피던스 (저항)를 보지 못하도록합니다. 10k 저항과 BJT는 실제로 선택 사항이지만 추가하면 우아합니다. 편집 : 아, PWM이 제대로 작동하는 것이 필수적입니다. PNP가 원하는 방식으로 작동하는 데 필요한 디지털 신호를 반전시킵니다. 출력하기 전에 제어 신호를 반전시킬 수 있으면 BJT를 생략 할 수 있습니다.

2. 그리고 왜 부하에 다이오드가 있습니까? -유도 성 부하 (솔레노이드, 모터 등)로 인해 일단 꺼진 전류가 다른 방향으로 흐르기 때문입니다. PWM을 사용하여 무언가를 제어 할 때 기본적으로 빠르게 켜고 끌 수 있습니다. 모터를 켜면 로터가 회전하기 시작하여 모터를 끄고 로터가 계속 회전 한 다음 전류가 ​​다른 방향으로 흐르도록하는 발전기 역할을합니다. 이 역 극성은 부품을 손상시킬 수 있지만 다이오드가 추가되면 즉시 무효화됩니다.

이것은 MOSFET의 이론으로 직접 간다. 다이어그램은 Shockley 방정식 : ID = IDSS (1-VGS / VP) ^ 2와 함께 작동하는 DEPLETION MOSFET을 보여줍니다. 마이크로 컨트롤러는 5V 출력으로 작동하며 게이트 전압으로 직접 사용하는 경우 전원 (12V 이상)에서 최대 전류를 얻을 수 없습니다. 제 2 트랜지스터는이를위한 버퍼 및 절연체로서 작용한다. 그리고 다이오드에 관해서 :이 다이오드는 거의 항상 코일을 포함하는 부하 (모터 또는 릴레이)에 사용됩니다. 코일로 인덕터에 의해 만들어진 역전 류를 억제하는 것이 목적이다. 이 역전 류는 MOSFET을 손상시킬 수 있습니다.

다이오드 부분을 설명하겠습니다 : 스위치를 저항기에 연결 한 다음 인덕터 (SW-RL-> 접지)에 연결했다고 가정하겠습니다. 스위치가 매우 빠르게 열리면 회로에서 갑작스러운 제로 전류를 의미하지만 문제는 인덕터가 갑자기 제로 전류 (VL = L di / dt)를 보내지 않는다는 것을 알고 있습니다. 이는 인덕터가 전류를 비울 수있는 짧은 방법을 검색하고 유일한 방법은 스위치 헤드 사이에 "스파크"를 만드는 것입니다. 우리는 DC 전원을 작은 DC 모터에 연결하여이 현상을 볼 수 있습니다. 모터가 고전압으로 작동하지 않지만 전원 코드로 전선을 만지면 "매우 명백한 스파크"가 나타납니다. 스위치를 트랜지스터로 교체하면 동일한 시나리오가 발생하고 이러한 연속적인 스파크는 트랜지스터의 손상.