Por que usar um “comutador de carga” e não apenas um transistor como comutador

Estou tentando entender a vantagem de usar um 'switch de carga "para alternar entre aplicativos.

O comutador de carga (como o abaixo) possui dois transistores para fazer o trabalho. Por que não posso simplesmente usar um transistor (bjt / fet) para fazer a mesma coisa?

Você pode usar um único FET, mas há várias vantagens em usar um IC de chave de carga.

1. Tensões superiores à micro voltagem podem ser alteradas. (Isso também pode ser feito usando 2 transistores.)
2. O comutador de carga possui um limite de corrente de irrupção embutido. Isso também pode ser feito com componentes discretos, mas requer mais engenharia.
3. Na maioria das vezes, os comutadores de carga têm monitoramento, como saídas de energia boa ou sobrecorrente, etc.
4. A análise de tolerância é mais fácil quando todo o circuito está em um dado com dados garantidos sobre seu desempenho.

Como todas as coisas de engenharia, trade-offs.

Além do que outros entrevistados já escreveram, uma troca feita com um MOSFET de energia única terá um diodo corporal entre a fonte e o dreno. Como resultado, o interruptor pode bloquear a corrente apenas em uma direção. Na outra direção, o diodo do corpo conduzirá se o interruptor estiver aberto ou não.

Um comutador de carga integrado normalmente pode bloquear a corrente nas duas direções. Isso é feito controlando o viés do volume no MOSFET ou usando dois MOSFETs consecutivos.

Nesse caso, o segundo transistor está executando uma função de mudança de nível. O MOSFET do canal P requer um sinal de controle ativo-baixo que é referenciado ao seu terminal de origem (ou seja, através do resistor). O dispositivo de canal N permite controlar o comutador usando um sinal lógico ativo-alto com referência ao solo, o que é muito mais conveniente na maioria das aplicações.

O objetivo deste projeto muito comum, que também inclui transistores BJT, é isolar o sinal 'EN', que pode ser de uma fonte de baixa tensão. Além disso, a fonte pode não tolerar alta tensão acima de tensão lógica de 3,3 VCC ou 5 VCC em seus terminais de saída.

O transistor PMOS também pode ser mais qualquer transistor PNP. Ele pode ativar ou desativar uma voltagem extremamente alta, como 300 VDC para uma longa série de LEDs. Pode ser o interruptor principal de todos os tipos de gadgets, mantendo o 'EN' isolado. O limite máximo de tensão para MOSFETs agora é de cerca de 700 VCC.

Devo observar que o transistor NMOS será exposto à mesma tensão Vin através do resistor de polarização, que é usado para garantir que o PMOS esteja DESLIGADO se 'EN' estiver baixo ou com sua tensão terra / fonte (zero volts). O NMOS pode ser do tipo que fica cheio a cerca de 5 VDC ou 10 VDC, dependendo da lógica que o orienta.

EDIT: Como o PMOS é aterrado quando ativado, o limite para Vin é 20 VDC ou menos. Obrigado a @BeBoo por apontar isso. Para tensões mais altas, a tensão da porta-fonte teria que ser fixada com um diodo zener.