Soluzione su come pilotare un MOSFET a canale P quando la tensione Gate / Source è troppo bassa?

Aug 24 2020

Ho utilizzato questo forum per cercare soluzioni e suggerimenti di tanto in tanto, ma questo è il mio primo post in assoluto! Ci sono molte ottime domande e risposte sui MOSFET a canale P e N qui, ma non riesco a trovare una soluzione a ciò che chiedo. Ho bisogno di cambiare la gamma bassa della tensione del mio dispositivo da 1,5 V a 0,6 V su una scheda che ho realizzato e ora ho problemi a pilotare un MOSFET a canale P utilizzato per disattivare le misurazioni di bassa corrente nel progetto cortocircuitando il resistore di shunt con un MOSFET a canale P.

Il Vgs per il MOSFET a canale P non è più sufficiente per accendere completamente il MOSFET quando la tensione per il dispositivo è a 0,6 V (Vgs = -0,6 V).

Si prega di vedere lo schema denominato A per la soluzione di lavoro in cui la gamma bassa della tensione del dispositivo è 1,5 V.

Potrei benissimo aver seguito una pista da coniglio qui con le soluzioni negli schemi B e C e sto chiedendo aiuto per verificare la mia soluzione suggerita (Schema C) o fornire una soluzione molto migliore / diversa / più semplice che non sono riuscito a capire su.

Qualsiasi aiuto sarebbe molto apprezzato!

Di seguito è riportata la spiegazione un po 'lunga dei 3 design (mi dispiace che gli ID dei componenti siano tutti diversi tra loro, copia incolla lo fa automaticamente):

A - Schema:

Questa è la soluzione di lavoro / corrente utilizzata su una scheda con una tensione del dispositivo generata nell'intervallo 1.5-5V. Q6 mette in cortocircuito il resistore Shunt R40 quando la corrente misurata è superiore a 1 mA per evitare una caduta di tensione elevata oltre R40 per correnti più elevate. Q6 può essere facilmente controllato qui con N-Channel Q7 da un uProcessor. Quando Q6 Gate è messo a terra (tramite Q7) Vgs sarà compreso tra -1,5 V e -5 V, ben all'interno della regione completamente ON del canale P utilizzato.

B - Schema:

Questo è il nuovo design della scheda in cui la tensione del dispositivo generata è nell'intervallo 0,6-5 V, invece che sopra 1,5-5 V. Q8 (come Q6 sopra) non può più essere facilmente attivato completamente perché Vgs non è sufficiente (-0,6 V). Questo è un tentativo di abbassare (o aumentare Vgs) la tensione Gate di Q8 (come Q6 sopra) invece di fare riferimento a Source di Q9 (come Q7 sopra) a GND, ho aggiunto una tensione negativa a Source. Ciò darebbe un Vgs per Q8 (come Q6 sopra) tra -1,6 V e -6 V. Ora possiamo nuovamente attivare Q8 (come sopra Q6) completamente su ON.

Il problema è (e probabilmente ce ne sono altri che mi sono persi) che anche se ho Float o High-Z il pin uProcessor che controlla Q9 (come Q7 sopra) per spegnere Q9 (e Q8) il pin uProcessor sarà a -1V. Poiché il pin uProcessor ha diodi di protezione su GND e VCC, il diodo GND condurrà (il massimo è -0,5 V).

C - Schema:

Come lo schema B ma ho aggiunto Q2 come interruttore sul lato alto per cercare di evitare il problema con il pin uProcessor spiegato nello schema B. In questo modo dovrei essere in grado di controllare questo interruttore del lato alto usando il pin uProcessor che a sua volta girerebbe ON e OFF Q4 (in questo schema. Q7 e Q9 negli altri).

ha senso? Ci sono così tanti driver e livelli in questo design e potrei aver sbagliato strada e c'è una soluzione molto più semplice?

Ancora una volta, qualsiasi aiuto sarebbe molto apprezzato! Smonta il mio disegno quanto vuoi.

EDIT 1 - Maggiori dettagli su ciò che alimenta questo circuito e requisiti:

Lo schema è molto più grande nel suo insieme. Il "Dispositivo" o "VCC_Device", che non è raffigurato, è uno switcher CC / CC che eroga fino a 2,5 A che ora fornisce un'uscita da 0,6 a 5 V CC, attraversa gli shunt di misurazione e lo invia al dispositivo in prova (TARGET_POWER) . Potrei non aver spiegato molto bene il dispositivo e l'obiettivo, che è il rischio quando si tenta di semplificare o tralasciare parti dello schema.

Come sottolineato nei commenti, dovrei semplificare all'elemento più piccolo, che è stato fatto di seguito da tlfong01. Gli unici requisiti sono che posso accendere completamente il MOSFET utilizzando una tensione di sorgente varia tra 0,6 V e 5 V. Il MOSFET dovrebbe essere in grado di gestire almeno 2,5 A che lo attraversano e il Rdson dovrebbe essere mantenuto basso (max 40 mOhm per una caduta massima di 100 mV a 2,5 A) per evitare il calore e la caduta di tensione. A proposito, può sembrare strano che io non fornisca misurazioni correnti per l'intero intervallo 0-2,5 A, ma ecco una ragione per questo (quindi il suggerimento è buono per separarlo dall'istruzione del problema!).

Risposte

Moty Sep 26 2020 at 05:36

L'hai risolto nel modo giusto. Nello schema C il TPS60400 richiede almeno 1,6 V, quindi collegarlo all'alimentazione a 3,3 V e rimuovere U9. In questo modo hai una guida migliore per il mosfet.

1 tlfong01 Aug 24 2020 at 10:14

Domanda

Se la gamma di funzionamento Vgs originale di un MOSFET a canale P cambia da (-1,5 ~ -5 V) a (-0,6 ~ -5 V), quali modifiche ottimali possono essere apportate al resto del circuito?

Risposta

Aggiornamento 2020aug25hkt1315

Parte B

Dopo aver chattato, ho una migliore comprensione dei requisiti dell'OP, come riassunto di seguito.

Requisiti utente V0.1

/ continuare, ...

Parte A

L'OP suggerisce due soluzioni, ma possono essere fatti ulteriori compromessi ingegneristici, per confrontare e contrastare le due soluzioni e altre alternative, per arrivare a un progetto ottimale.