Mosfet उपयोग और P- बनाम एन-चैनल

Question

मैं 12V सोलनॉइड को सक्षम / अक्षम करने के लिए एक Arduino का उपयोग करने की कोशिश कर रहा हूं। मैंने एक एच-ब्रिज का इस्तेमाल किया और उस काम को ठीक किया। फिर, मैंने चीजों को आसान बनाने और मल्टी-चैनल एच-ब्रिज के बजाय एक एकल मस्जिद प्राप्त करने का फैसला किया और खुद को बहुत भ्रमित कर लिया। मैं इस सेटिंग में पी-चैनल (या एन-चैनल) मस्जिद का उपयोग करने के उचित तरीके को समझने की कोशिश कर रहा हूं, और Google पर इस नमूना सर्किट में आया हूं:

क्यों एक और ट्रांजिस्टर शामिल है (2N3904), और क्यों लोड भर में एक डायोड है?

मैं समझता हूं कि जब को उच्च ( + ऊपर लाया जाता है, तो एक P- चैनल सक्रिय होता है , इसलिए पुल-अप, लेकिन अतिरिक्त ट्रांजिस्टर क्यों? क्या MCU (इस मामले में PIC) को भी यही काम नहीं करना चाहिए?$V_{gate}$$V_{source}$$V_{drain}$

इसके अलावा - जब मैं कर रहा हूँ तो इस परिदृश्य में (मेरे सोलनॉइड की तरह) एक लोड चालू या बंद हो रहा है, क्या एन-चैनल बनाम पी-चैनल का उपयोग करने का कोई कारण है?

Comments

मैं इसके लिए नया हूं - इन चित्रों को उत्पन्न करने के लिए आप किस सॉफ्टवेयर का उपयोग कर रहे हैं?

— एंड्रयू माओ

सिर्फ

— गुगली मस्जिद थी

सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल शायद सबसे अधिक प्रोटीन है।

— Rrz0

Answer 1

अपने सर्किट में P और N चैनल MOSFET की क्रियाओं की तुलना करें।

(मैंने तुलना करने में सहायता के लिए जंक्शन ट्रांजिस्टर छोड़ दिया है।)

PIC आउटपुट 12V से जुड़ा होना पसंद नहीं करता है इसलिए ट्रांजिस्टर बफर या लेवल स्विच के रूप में कार्य करता है। 0.6V (ish) से अधिक PIC से कोई भी आउटपुट ट्रांजिस्टर को चालू करेगा।

P CHANNEL MOSFET । (ड्रेन और ग्राउंड के बीच लोड जुड़ा हुआ है)

जब PIC आउटपुट LOW होता है, तो ट्रांजिस्टर OFF होता है और P MOSFET का गेट हाई (12V) होता है। इसका मतलब P MOSFET OFF है।

जब PIC का आउटपुट हाई होता है, तो ट्रांजिस्टर चालू होता है और MOSFET LOW के गेट को खींचता है। यह MOSFET को चालू करता है और करंट लोड होकर बहेगा।

एन चैनल MOSFET । (ड्रेन और +12 वी के बीच लोड लोड)

जब PIC आउटपुट LOW होता है, तो ट्रांजिस्टर OFF होता है और P MOSFET का गेट हाई (12V) होता है। इसका मतलब है कि N MOSFET ON है और करंट लोड होकर आएगा।

जब PIC का आउटपुट हाई होता है, तो ट्रांजिस्टर चालू होता है और MOSFET LOW के गेट को खींचता है। यह MOSFET बंद हो जाता है।

'बेहतर' MOSFET सर्किट ।

हम एक डिजिटल एन MOSFET प्रकार का उपयोग करके ट्रांजिस्टर को समाप्त कर सकते हैं - इसे केवल 12V आपूर्ति से PIC आउटपुट पिन को संचालित करने और अलग करने के लिए PIC आउटपुट से 0-5V सिग्नल की आवश्यकता होती है।

जब PIC आउटपुट हाई होता है तो MOSFET चालू होता है, जब वह कम होता है तो MOSFET बंद हो जाता है। यह मूल P MOSFET सर्किट के समान है। श्रृंखला अवरोधक को चालू करने के लिए छोटा किया गया है, गेट कैपेसिटेंस को अधिक तेज़ी से चार्ज या डिस्चार्ज करके बंद करें।

डिवाइस की पसंद मूल रूप से आपके डिज़ाइन की जरूरतों के लिए नीचे है, हालांकि इस मामले में डिजिटल प्रकार एन MOSFET सादगी के मामले में नीचे जीतता है।

Comments

'बेहतर' परिपथ में, क्या गेट और ज़मीन के बीच कोई अवरोधक नहीं होना चाहिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि माइक्रोकंट्रोलर द्वारा वोल्टेज को 0 पर वापस लाने के बाद FET फिर से कम हो जाए?

— कैप्चा

@captcha तस्वीर का आउटपुट पिन प्रभावी रूप से 100R रोकनेवाला के माध्यम से गेट को आधार बनाता है और MOSFET को बंद कर देता है। एक अतिरिक्त रोकनेवाला जोड़ने से कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा।

— JIm डियरडेन

वाह, यह बहुत अच्छी खबर है क्योंकि मैं हमेशा अपने mcu डिजाइनों के साथ इस अवरोधक को शामिल करता रहा हूं। जब अंतरिक्ष एक प्रीमियम पर होता है तो हर बिट मदद करता है। धन्यवाद!

— कैप्चा

कम छेद की गतिशीलता के कारण पी चैनल फेट का प्रतिरोध अधिक है

— ऑटिस्टिक

@diegoreymendez नहीं। गेट-सोर्स प्रभावी रूप से 'कैपेसिटर' है, इसलिए एक छोटी सी श्रृंखला अवरोधक (इस मामले में 100 ओम) प्रारंभिक चार्जिंग / निर्वहन करंट को / से आउटपुट आउटपुट तक सीमित करता है। यह पीसीबी ट्रैक / कनेक्टिंग वायर में शामिल होने के कारण किसी भी संभावित दोलन को रोकता है। I / O प्रतिरोध (जो प्रतिरोधक मूल्य को बढ़ाता है) को अनदेखा करना चरम वर्तमान एक साधारण ओम का नियम गणना है। 5/100 = 50mA। 5 बार स्थिरांक के बाद यह लगभग शून्य है। यदि इनपुट समाई 2000pF है, तो समय स्थिर (CR) = 0.2uS। अधिकांश डिज़ाइन गणनाओं की तरह इसका सरलीकरण और एक समझौता है।

— JIm डियरडन

Answer 2

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर MOSFET के लिए एक चालक के रूप में मौजूद है। हालांकि डीसी के लिए, MOSFETS में बहुत अधिक प्रतिरोध है और इसलिए खुले सर्किट की तरह दिखते हैं, वे वास्तव में कैपेसिटिव हैं। चालू करने के लिए, चार्ज को उन में स्थानांतरित करना होगा, और उस तेज़ को चालू ड्राइविंग की आवश्यकता होती है।

BJT (और समग्र सर्किट डिजाइन) भी निम्नलिखित लाभ में लाता है: वोल्टेज पर एक छोटा और पूर्वानुमानित मोड़। आप वहां अलग BJT का विकल्प रख सकते हैं, और व्यवहार समान होगा।

अतिरिक्त ट्रांजिस्टर का एक और लाभ यह है कि अतिरिक्त ट्रांजिस्टर चरण में वोल्टेज लाभ होता है, जो इनपुट को देखने के दृष्टिकोण से दूर से एक तेज संक्रमण बनाने में मदद करता है।

सर्किट को चालू करने के लिए एक छोटे, सकारात्मक संकेत का उपयोग करने के लिए, एक एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग करना होगा। लेकिन इस का आउटपुट उल्टा होता है, एक उच्च साइड लोड के साथ, और इसलिए एक पी-चैनल MOSFET का उपयोग किया जाता है। इसकी एक और अच्छी विशेषता है, जो यह है कि लोड को सकारात्मक पक्ष से नियंत्रित किया जाता है, और इसलिए जब ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है तो यह जमी हुई रहती है।

MOSFET के लिए योजनाबद्ध प्रतीक एक कमी डिवाइस की तरह दिखता है (क्योंकि चैनल तीन वर्गों के बजाय ठोस रूप से तैयार किया गया है)। यह शायद सिर्फ एक गलती है। सर्किट रन-ऑफ-द-मिल एन्हांसमेंट मोड सेटअप जैसा दिखता है।

पी-चैनल MOSFET तब सक्रिय होता है जब गेट कम लाया जाता है। यह "उल्टा" खींचा जाता है। इसे पीएनपी BJT के अनुरूप समझें।

ट्रांजिस्टर / स्विच खुलने पर "फ्लाईव्हील" डायोड आगमनात्मक भार के लिए सर्किट को पूरा करता है। एक प्रारंभ करनेवाला उसी दिशा में समान विद्युत प्रवाह रखने की कोशिश करता है। आम तौर पर, वह वर्तमान ट्रांजिस्टर लूप से होकर बहता है। जब वह अचानक कट जाता है, तो वह डायोड लूप से बहता है, जैसे कि लोड के माध्यम से उसकी दिशा समान होती है, और इसका अर्थ है डायोड के माध्यम से विपरीत दिशा में बहना। चालू होने की इस निरंतरता के लिए, प्रारंभ करने वाले को "वापस EMF" उत्पन्न करना होगा: एक वोल्टेज जिसकी दिशा उस पर लागू होती है जो पहले लागू थी।

Answer 3

आपको अपने FET से बचने के लिए गेट से लेकर मैदान तक एक 4k7 जोड़ना चाहिए जब आपका io-pin हाई-इम्पेडेंट हो या कनेक्ट नहीं हो। इस मामले में आपके हाथ से एक सरल चार्ज, मस्जिद को सक्रिय कर सकता है और एक मौका है कि यह आपके सर्किट को ड्राइव करने के लिए निरंतर है जब गेट पिन पर कोई शक्ति नहीं है।

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जब आप "आप" कहते हैं, तो आप किसका जिक्र कर रहे हैं: कोलॉसी (ओपी) या जिम? ध्यान दें कि ओपी में योजनाबद्ध में पी-चैनल MOSFET (एन-चैनल का विरोध) और गेट पर 10k पुल-अप है। पुल-अप वही करता है जो आप वर्णन कर रहे हैं।

— निक एलेक्सीव

Answer 4

1. क्यों एक और ट्रांजिस्टर शामिल है (2N3904)? - ताकि गेट ड्राइवर 10k प्रतिबाधा (प्रतिरोध) से कम न दिखे। 10k रोकनेवाला और BJT वास्तव में वैकल्पिक हैं, लेकिन अगर जोड़ा जाए तो सुरुचिपूर्ण। संपादित करें: वूप्स, पीडब्लूएम के लिए ठीक से काम करना आवश्यक है। यह एक डिजिटल सिग्नल को निष्क्रिय करता है, जिसे PNP के लिए उस तरह से काम करने की आवश्यकता होती है जैसा आप इसे चाहते हैं। यदि आप आउटपुट से पहले नियंत्रण संकेत को उल्टा कर सकते हैं, तो आप अभी भी BJT को छोड़ सकते हैं।

2. और क्यों लोड भर में एक डायोड है? - क्योंकि आगमनात्मक भार (सोलनॉइड, मोटर्स आदि) धाराएं एक बार बंद होने के बाद दूसरी दिशा में प्रवाहित होती हैं। जैसा कि आप कुछ को नियंत्रित करने के लिए पीडब्लूएम का उपयोग कर रहे हैं, यह मूल रूप से तेजी से चालू और बंद है। आप मोटर चालू करते हैं, रोटर स्पिन करना शुरू कर देता है, आप इसे बंद कर देते हैं, रोटर अभी भी घूमता है और फिर जनरेटर के रूप में कार्य करता है जिससे दूसरी दिशा में प्रवाह होता है। यह रिवर्स पोलरिटी घटकों को नुकसान पहुंचा सकती है, लेकिन डायोड के जुड़ने के बाद इसे तुरंत नकार दिया जाता है।

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एक रिले या सोलनॉइड उस रिवर्स वोल्टेज का उत्पादन कैसे करता है? यह एक "फ्लाईबैक" डायोड है और यह वहाँ है कि आगमनात्मक "किक" को सीमित करने के लिए एक ट्रांजिस्टर (बीजेटी या एफईटी) देखेंगे जब बिजली काट दी जाती है। एक साधारण उलटा कुछ भी ज्यादा नहीं करेगा, हालांकि, जब वर्तमान में कटौती होती है, तो एक प्रारंभ करनेवाला (जो मोटर्स, रिले, और सोलनॉइड एक प्रकार का होता है) एक बहुत बड़ा नकारात्मक वोल्टेज उत्पन्न करने वाला है क्योंकि यह वर्तमान को डंप करता है। वह किक स्रोत वोल्टेज से बड़ा हो सकता है, और यही नुकसानदायक है। देखें en.wikipedia.org/wiki/Flyback_diode

— AE7OO - जीबी

Answer 5

यह सीधे MOSFETs के सिद्धांत पर जाता है। आरेख एक प्रदर्शन MOSFET दिखाता है जो Shockley समीकरण के साथ काम करता है: ID = IDSS (1-VGS / VP) ^ 2। यह स्पष्ट है कि माइक्रो कंट्रोलर 5 वोल्ट आउटपुट के साथ काम करता है और यदि आप इसे सीधे गेट वोल्टेज के रूप में उपयोग करते हैं, तो आप पावर स्रोत (12 वोल्ट ऊपर) से अधिकतम वर्तमान प्राप्त नहीं कर सकते। दूसरा ट्रांजिस्टर एक बफर के रूप में काम करता है और इस उद्देश्य के लिए आइसोलेटर भी। और डायोड के बारे में: यह डायोड लगभग हमेशा लोड के लिए उपयोग किया जाता है जिसमें कॉइल होते हैं (मोटर या रिले के रूप में)। उद्देश्य एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में कुंडल द्वारा बनाए गए पिछड़े वर्तमान का दमन है। यह बैकवर्ड करंट आपके MOSFET को नुकसान पहुंचा सकता है।

मुझे डायोड भाग की व्याख्या करने दें: मान लें कि हमारे पास एक रोकनेवाला और फिर एक प्रारंभ करनेवाला से जुड़ा स्विच है। (SW-RL-> ग्राउंड)। समस्या तब उत्पन्न होती है जब स्विच बहुत तेजी से खुलता है जिसका अर्थ है सर्किट में अचानक शून्य करंट, लेकिन हम जानते हैं कि इंडिकेटर अचानक शून्य करंट (VL = L di / dt) नहीं आने देते हैं। इसका मतलब यह है कि प्रारंभ करनेवाला यह चालू करने के लिए एक छोटा रास्ता खोजता है और एकमात्र तरीका स्विच के प्रमुखों के बीच "स्पार्क" बना रहा है। हम इस घटना को एक डीसी पावर को एक छोटी डीसी मोटर से जोड़कर देख सकते हैं। हम देख सकते हैं कि मोटर एक उच्च वोल्टेज के साथ काम नहीं कर रहा है, लेकिन पावर कॉर्ड के साथ इसके तारों को छूकर, "बहुत स्पष्ट स्पार्क्स" दिखाई देते हैं। किसी ट्रांजिस्टर के साथ स्विच को बदलने के लिए, वही परिदृश्य होता है और ये लगातार स्पार्क्स की ओर ले जाते हैं। ट्रांजिस्टर को नुकसान।

Comments

इंडेक्टर्स "बैकवर्ड करंट" नहीं बनाते हैं। इसके विपरीत: वे समान प्रवाह को एक ही दिशा में रखने की कोशिश करते हैं।

— कज़

कमी का प्रतीक लगभग निश्चित रूप से सिर्फ एक प्रतीक पसंद त्रुटि है। सर्किट कमी मोड ऑपरेशन के लिए पक्षपाती नहीं है।

— काज

क्या आप "दूसरे ट्रांजिस्टर बफर के रूप में काम करते हैं और आइसोलेटर भी?" अधिक विशेष रूप से - मैं सिर्फ अपने "स्विच" के रूप में उस ट्रांजिस्टर का उपयोग क्यों नहीं कर सकता, एआई को उनमें से दो के अनुक्रम की आवश्यकता क्यों है?

— कोलोसी

-1: मुझे नहीं लगता कि मैंने कभी ऐसा उत्तर देखा है जो इतना विस्तृत था, फिर भी लगभग हर महत्वपूर्ण विवरण पर गलत था।

— डेव ट्वीड

@ काज: मान लें कि आप केवल एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करना चाहते हैं (जिसका अर्थ एन-मॉसफेट होना चाहिए)। आइए IRFxxx N-Channel एन्हांसमेंट के साथ एक वास्तविक विश्व उदाहरण बनाते हैं। मैं इस उदाहरण का उपयोग करता हूं क्योंकि ऐसे Mosfets लोड के लिए 15 एम्पीयर ला सकते हैं। चलो VGS-थ्रेशोल्ड = 4 वोल्ट और आईडी (पर) = 14A के साथ 10 वोल्ट पर एक पिकअप करें। ID = k (VGS-VGSth) ^ 2, यदि आप इसे माइक्रो से 5 वोल्ट पर चलाना चाहते हैं तो आपके पास केवल आईडी होगी = 1.2 एक वर्तमान लेकिन दूसरे ट्रांजिस्टर का उपयोग करके, आप वर्तमान के पूर्ण पैमाने पर सीमा के साथ 0-12 वोल्ट पर ड्राइव कर रहे हैं।

— अगस्त