Зачем использовать «переключатель нагрузки», а не только один транзистор в качестве переключателя

Я пытаюсь понять преимущество использования «переключателя нагрузки» для переключения приложений.

Переключатель нагрузки (как показано ниже) имеет два транзистора для выполнения этой работы. Почему я не могу просто использовать один транзистор (BJT / FET) для того же?

Вы можете использовать один FET, но у IC переключателя нагрузки есть несколько преимуществ.

1. Напряжения, превышающие микровольт, можно переключать. (Это также можно сделать с помощью 2 транзисторов.)
2. В выключатель нагрузки встроено ограничение пускового тока. Это может быть сделано и с дискретными компонентами, но требует больше инженерных разработок.
3. Чаще всего нагрузочные переключатели имеют мониторинг, например выходы исправной мощности или токовой перегрузки и т. Д.
4. Анализ допусков проще, когда вся эта схема находится на одном кристалле с гарантированными данными о его производительности.

Как и во всех инженерных делах, компромиссы.

В дополнение к тому, что уже написали другие респонденты, переключатель, выполненный с одним полевым МОП-транзистором, будет иметь корпусной диод между источником и стоком. В результате переключатель может блокировать ток только в одном направлении. В другом направлении диод корпуса будет вести себя независимо от того, разомкнут выключатель или нет.

Встроенный выключатель нагрузки обычно может блокировать ток в обоих направлениях. Это делается либо путем управления смещением массива в MOSFET, либо с помощью двух MOSFET один за другим.

В этом случае второй транзистор выполняет функцию сдвига уровня. P-канал MOSFET требует управляющего сигнала активного низкого уровня, который привязан к его клемме источника (т. Е. Через резистор). N-канальное устройство позволяет управлять коммутатором с помощью логического сигнала с активной высотой, привязанного к земле, что намного удобнее в большинстве приложений.

Цель этой очень распространенной конструкции, которая также включает транзисторы BJT, состоит в том, чтобы изолировать сигнал «EN», который может быть от источника низкого напряжения. Кроме того, источник может не допустить высокого напряжения выше 3,3 В или 5 В постоянного тока на своих выходных клеммах.

Транзистор PMOS также может быть большинством транзисторов PNP. Он может включать или выключать очень высокое напряжение, например, 300 В постоянного тока для длинной цепочки светодиодов. Это может быть основной выключатель питания для всех видов гаджетов при сохранении «EN» в изоляции. Максимальный предел напряжения для полевых МОП-транзисторов сейчас составляет около 700 В постоянного тока.

Я должен отметить, что NMOS-транзистор будет подвергаться воздействию того же напряжения Vin через резистор смещения, который используется, чтобы убедиться, что PMOS выключен, если «EN» низкое или при его напряжении заземления / источника (ноль вольт). NMOS может быть типом, который включается полностью при напряжении около 5 В или 10 В в зависимости от логики, управляющей им.

РЕДАКТИРОВАТЬ: поскольку PMOS заземлен, когда он включен, предел для Vin составляет 20 В постоянного тока или меньше. Спасибо @BeBoo за указание на это. Для более высоких напряжений напряжение затвор-источник должно быть зафиксировано стабилитроном.