FET: sforzi divertenti insieme

L'ultima volta abbiamo esaminato le nozioni di base, i dettagli, le sfumature e gli avvertimenti di FET. Tuttavia, le nozioni di base non sono tutto quello che c'è da sapere sui FET: esaminiamo gli usi del mondo reale, in tutta la loro meravigliosa varietà! Voglio mostrarvi un sacco di circuiti interessanti in cui un FET amichevole, in particolare un MOSFET, può aiutarvi e, lungo il percorso, vorrei anche presentarvi alcuni FET che sento che tutti voi potreste avere buona amicizia a lungo termine con. Se non li conosci già, ovviamente!

Forse questo è l'uso più popolare di un transistor NPN: pilotare bobine, come relè o solenoidi. Siamo abbastanza abituati a pilotare relè con BJT, tipicamente un NPN, ma non deve essere necessariamente un BJT, i FET spesso faranno altrettanto bene il lavoro! Ecco un N-FET, utilizzato esattamente nella stessa configurazione di un tipico BJT, tranne che al posto di un resistore limitatore di corrente di base, abbiamo un resistore gate-source: non puoi saldare del tutto il BJT e saldare il FET dopo hai progettato la scheda, ma per il resto è una sostituzione abbastanza semplice. Il diodo a ruota libera (protezione EMF posteriore) è ancora necessario quando si commuta il relè e la bobina produce tensioni stravaganti per protesta, ma ehi, non è possibile che ogni singolo aspetto sia superiore.

Il motivo per cui è possibile pilotarlo allo stesso modo è abbastanza semplice: nel solito circuito NPN, il relè è pilotato da un GPIO a livello logico da 3,3 V o 5 V e, per i FET a segnale piccolo, rientra ampiamente in Vgs. Tuttavia, se il tuo MCU ha GPIO da 1,8 V e il Vgs del tuo FET non lo taglia del tutto, un transistor NPN è una soluzione più vantaggiosa, poiché funzionerà finché puoi fornire quella piccola corrente e i miseri 0,7 V necessari .

Ed ecco i nostri primi due transistor amichevoli, 2N7002 e BSS138: sono entrambi N-FET a segnale piccolo, adatti esattamente a questo tipo di lavoro. Il 2N7002 è un componente piuttosto classico: lo vedrai spesso ovunque possa adattarsi un N-FET. Il BSS138 è molto simile, con un range Rds un po' più alto, ma un range Vgs un po' più basso: lo vedrai in alcuni schemi Sparkfun o Adafruit. Puoi tranquillamente acquistarne un sacco e usarli nei tuoi circuiti ogni volta che hai bisogno di un piccolo N-FET che puoi guidare con un GPIO.

Ovviamente c'è di più nei piccoli FET a livello logico: ad esempio, se mai avessi avuto bisogno di spostare di livello alcuni segnali avanti e indietro, potresti aver utilizzato quelle piccole schede di "trasferimento di livello" con quattro parti SOT23 su di esse. Quelle parti SOT23 sono in realtà FET e la nostra [Jenny List] ha trattato questo tipo di cambio nel suo ampio articolo sul cambio di livello. Questo metodo è anche economico, semplice e funzionerà con la stragrande maggioranza dei segnali che vorrai spostare di livello: motivi in ​​più per fare scorta di N-FET a segnale piccolo!

Ecco il meraviglioso circuito che ti consente di eseguire una protezione dall'inversione di polarità senza perdite con un FET! È possibile utilizzare entrambi i tipi di FET: spesso viene utilizzato un P-FET, poiché avere un terreno comune ininterrotto ha i suoi vantaggi, ma funzionerà anche un N-FET. Questo modo di protezione dall'inversione di polarità è molto, molto migliore rispetto all'utilizzo di un diodo in serie, perché non si spreca neanche lontanamente la stessa potenza: con un consumo energetico di 1-2 A, un diodo può farti sprecare oltre 1 W di potenza in calore.

Se Vgs non è superiore all'ingresso di potenza previsto, tutto ciò che devi fare è collegare il gate di un P-FET al pin negativo, collegare l'ingresso di alimentazione al pin positivo e fare in modo che il pin di drain sia l'uscita. Altrimenti, se la tensione di ingresso potrebbe superare le soglie Vgs o invertire le soglie Vgs, ti consigliamo di aggiungere un diodo zener e un resistore per bloccare la tensione. Questo tipo di protezione dall'inversione di polarità è economica, senza perdite e può assolutamente salvare i tuoi componenti da una morte improvvisa.

Naturalmente, a meno che il tuo circuito non sia a basso consumo, ti consigliamo di andare oltre i FET a piccolo segnale: che dire dell'ingresso di potenza per una scheda di sviluppo su cui stai lavorando? Forse potresti anche utilizzare lo stesso tipo di FET che utilizzeresti per le periferiche di commutazione high-side? Esaminiamo i FET più potenti, in particolare alcuni P-FET piccoli ma buoni in grado di gestire correnti più elevate senza sudare troppo.