P-MOSFET_N-MOSFET

Dříve⁺⁾ byly MOSFETy drahé, nedostupné, vyžadovaly velká napětí a zvláštní zacházení a já jim nevěnoval pozornost. Teď jsem se k nim ale dostal znovu a všechno je jinak.

+) ^{začínal jsem v minulém miléniu a v jiném zřízení...}

Pro MOSFETy není důležitý proud (jak je pro bipolární "obyčejné" tranzistory), ale napětí, je potřeba jít dost vysoko, nebo dost nízko, aby se plně otevřely, nebo zavřely. Proto je pro Arduino problém jimi ovládat něco na 12V, neřkuli více. Naštěstí jsou už snadno dostupné i MOSFETy na dost malá napětí, aby se daly používat i při +5V (i méně).

Důležitý parametr je "treshold" - U_GS(th) - který říká, při jakém napětí mezi Gate a Source tranzistor začíná reagovat (pro plné otevření ale potřebuje víc). Když se plně otevře, mívá odpor v řádu miliOhmů, takže úbytek napětí na něm je prakticky zanedbatelný (a tedy i při dost velkém proudu je na něm zanedbatelný ztrátový výkon a tudíž nehřeje). Zároveň bází nic neteče, takže v ustáleném stavu je to ideální spínací prvek.

Dostat ho do ideálního stavu ale znamená nabít nebo vybít malý kondenzátor, který tvoří jeho báze, a to jednak sežere nějakou energii a jednak chvíli trvá. A během té chvíle má ten tranzistor výrazně větší odpor, než v otevřeném stavu a teče jím výrazně větší proud, než ve stavu zavřeném, takže taky má výrazně větší spotřebu a výrazně víc topí. Takže je jednak záhodno tuto dobu co nejvíc zkrátit (dát dost proudu a dostatečné napětí), ale především v ní nezůstat (takže dát napětí výrazně větší než treshold).

Poznámky

• malé, logické mosfety SI2302 N-MOSFET a AO3401 P-MOSFET pro spínání malým napětím malých proudů (ehm, tak kolem Ampéry??) při 5V logice.
• Zapojení s MOSFETy pro spínání napájení. Výhodou je nepatrný úbytek napětí v sepnutém stavu (něco jako 0.021V u plusu, 0.011V u země), takže to hodlám zabudovat do 74HCxx testeru (40 pin verze) (74HCxx-tester-14-16 už měnit nebudu) jako PWR(40) a několik potenciálních GND (pin 7,8,10 u ZIFu)

• V tomto zapojení s modrou LED a 220 Ω odpory jako zátěží to při napájení 4.9V spíná při Vcc-0.45V / 0.4V a plný jas je při Vcc-1.0V / 0.9V; s červenou Vcc-0.6/0.6V a plný jas je při Vcc-1.0V / 1.1V - teda všechno přibližně a podle oka, ale pro aplikaci do logické sondy (logical probe) to asi bohatě stačí - vlastně asi naopak je to takhle dost nepoužitelné, protože je to prakticky pořád sepnuté a "nedá" se to vypnout, leda kvalitním uzeměním u dolního, nebo rail_to_rail u horního spínače.

  • ale zase kdyby se tam dal na vstup nějaký dělič, třeba 24:10, tak to bude brát jako log.1 cokoli od 2.04-3.74V výš což už docela jde (od 2.5 je to zakázané pásmo pod jedničkou, nikoli nad nulou, tam to ještě skoro nesvítí, 3.7 je hranice, kde už to je oficiálně jednička a tam to svítí naplno) případně můžeme ještě přitvrdit třeba ke 3:1 nebo i o fous výš.
  • vypnuté to ze vstupu bere tak 2mA, zapnuté 10mA - to je nanic, ten pullup 1 kΩ je děsně málo a klidně by mohl (a měl) být asi i 100x vyšší - nepotřebuju to vybít okamžitě a stejně to má houby kapacitu - další verzi udělám se 100 kΩ a uvidím, jak se bude chovat (až mi dorazí náhradní topné tělísko do páječky)
  • a když jsme u toho - při pájení tam mám zbytečně zapájenou o jednu dírku navíc (tu odlehlou u Drainu), vzniklo to jako omyl a pak jsem to zkopíroval. Ničemu to nevadí, ale je to zbytečné.
  • ano, je to stejné zapojení pro N- i P- MOSFET, jen se liší tím, že se jedno strká k +5V a druhé ke GND a opačně to nefunguje (ale ani nehoří). Takže jsem na ně dal červenou a modrou smršťovačku, podle toho kam patří. Ovládací pin je na straně vhodné k ovládání napájení 74HCxx IC :)
  • a ano, šlo by to ještě o jednu řadu zkrátit, ale pak by to nedosáhlo na druhou linku napájení na breadboardu, pokud by tam byly prohozené
  • a určitě by to šlo udělat i pohledněji, ale spěchal jsem a pak už to fungovalo ... takže to dopadlo jako vždycky

Obrázky