Interruttore a Mosfet bidirezionale

[andreoneone]

Volevo sapere se questo circuito poteva essere fattibile.
Devo fare un interruttore elettronico di potenza e mi è nato questo schema.
Prima di realizzarlo volevo sapere se era corretto dato che in giro non ne ho visto di simili...

Grazie

[Livio Orsini]

Così, a prima vista, mi sa che o non esce nulla o esce un fil di fumo.

 

Un bidirezionale non lo si fa in questo modo, non puoi mettere gli interruttori in serie tra loro, ma li devi mettere in parallelo.

Poi fai una logica di comando che quando chiudi uno apri l'altro e viceversa.

[gabri-z]

Quote

Così, a prima vista, mi sa che o non esce nulla o esce un fil di fumo.

E' la prima cosa che ho pensato anche io , ma non è che abbia pensato di usufruire del diodo incorporato  ?

Comunque , senza sapere che tensioni deve '' girare '' e cosa significa  '' COMANDO '' .....

 Per la formula '' parallelo '' dovrebbe usare dei MOS.FET senza diodo , ma chi sa cosa deve alimentare 

[andreoneone]

perché dici che esce fumo?....

a me serve che deve mandare una tensione di circa 6 7Volt sia in un senso che nell'altro...

 

li ho messi così perché i diodi dei mosfet sono messi in contro fase e non fanno passare corrente.

Il comando serve per attivare o disattivare l'ipotetico interruttore.

Se ho sbagliato qualcosa e genera fumo potete spiegarmi perché? Ho aperto questa discussione apposta per capire se era fattibile...

Quello che vorrei fare è generare un semplice interruttore che faccia passare corrente sia in senso che nell'altro come se fosse un relè però a livello elettronico.

[andreoneone]

Praticamente mandando una tensione al comando attiva i gate dei mosfet mandandoli in conduzione aprendo il circuito e facendo passare corrente sia in un verso che nell'altro tra i D e S dei mosfet. Li ho messi così per evitare che la corrente, positiva, non scorra tra i diodi interni dei mosfet.

Se ho sbagliato qualcosa fatemi capire?

 

 

[Livio Orsini]

Sfruttare i diodi di ricircolo è......(non lovoglio dire ma si può immaginare).

Il modo corretto per fare un switch bidirezionale è quello di avere i du interruttori in antiparallelo.

Tu hai chiesto un parere e questo è il mio parere, poi realizza il circuito come ti piace di più. In alcune condizioni funziona anche la topologia che hai ipotizzato.

[gabri-z]

Perché non lo dici  ? Non lasciare la fantasia '' lavorare ''  

[andreoneone]

Non capisco? Perché dici che sfrutto i diodi interni ai Mosfet, non li sto usando.... sono uno contro fase dall'altro e comunque per come sono messi la corrente, nei diodi, non può scorrere, è così, il positivo del diodo blocca la tensione positiva, la corrente nei diodi non ci va.... La corrente scorre solo nei Mosfet quando vengono polarizzati i gate.

 

Non capisco gabri-z che ha da ridere? Bo? Ho fatto solo una domanda.... Quale fantasia è elettronica... Ho chiesto solo dove potrebbe essere lo sbaglio e per imparare, se devo essere deriso allora lasciamo perdere cancellate tutto e buona notte...

[Nik-nak]

Per realizzare uno switch bidirezionale, dovresti usare due mosfet a canale P, come indicato in questo sito:

 

B-Switch

 

Considera che alcuni costruttori, producono componenti in questa configurazione, tipo questo:

 

SI8901

 

In ogni caso, monta il tutto, e fai un pò di prove.

 

 

[andreoneone]

Perfetto NIK era proprio quello che cercavo appena ho un po' di tempo me lo studio..

 

Quindi bisogna mettere due mosfet uguali con canale P e i source collegati insieme?

[Livio Orsini]

La soluzione che propone VISHAI è affidabile perchè progettata appositamente per lo scopo.

Riprodurla con componenti discreti non è detto che si possano raggiunere i medesimi risultati.

 

Comunque l'architettura classica dello switch bilaterale prevede 2 mosfet complementari in anti parallelo.

[gabri-z]

Quote

Comunque l'architettura classica dello switch bilaterale prevede 2 mosfet complementari in anti parallelo.

Intendi qualcosa di questo tipo ?

 

[Livio Orsini]

Esatto!

Questa è la configurazione classica degli switches bidirezionali anche per segnali analogici.

[gabri-z]

Questa è la struttura di una porta di trasmissione usata al interno dei CMOS , in questo caso 4016 

[Livio Orsini]

Appunto, è la struttura classica degli switches.

Se vai a vederti uno switch analogico CMOS, credo sia il 4069 ma non son sicuro, trovi la medesima configurazione.

Tra l'altro sono anche semplici da pilotare, perchè è sufficiente dare un comando ed il suo negato alle porte.

[gabri-z]

Non ricordo cosa sia il 4069 , ma il 4066 e' una variante migliore del 4016 , ed usa una configurazione più complessa , sempre intorno a questa.

[Nik-nak]

Per curiosità, ho provato a montare al volo il circuito con i due mos a canale P, secondo il seguente schema:

 

utilizzando i componenti che avevo a disposizione.

Il circuito a vuoto funziona, le due resistenze R1 e R3, servono a fare un minimo di carico sulle uscite, altrimenti la tensione non và a 0V.

Il problema di questa configurazione, è la caduta di tensione sul diodo del mosfet in conduzione diretta, in quanto risulta essere rilevante, già per poche centinaia di milliampere( a 6V di ingresso, e carico di 520mA è di circa 0.6V).

C'è da dire che il mos utilizzato è un -100VDS, e la VF del diodo a -19A è 5V.

Se si intende realizzare una configurazione di questo tipo, bisogna valutare bene le correnti in gioco, inoltre si deve utilizzare un mos con un diodo avente Vf più bassa.

 

 

 

 

[Livio Orsini]

Quote

è la caduta di tensione sul diodo del mosfet in conduzione diretta, in quanto risulta essere rilevante,

 

Questi son diodi con caratteristiche specifiche per il ricircolo, quindi non sono a bassa cdt. La soglia di cdt diretta di un diodo è circa 0.6V-0.7V, in quella zona c'è il ginocchio; oltrepassata la soglia la funzione tensione diretta-corrente diretta diventa quasi parallela all'asse della corrente.

 

Non per niente ho parlato di possibili fumate, perchè la dissipazione totale del diodo può essere non trascurabile.

Allo stesso modo per piccoli segnali non c'è passaggio di segnale perchè la soglia del diodo li blocca.

Poi c'è l'in conveniente, non trascurabile, del carico minimo

[Nik-nak]

Quote

Il problema di questa configurazione, è la caduta di tensione sul diodo del mosfet in conduzione diretta ..

In realtà, non è come pensavo.

Parlando con un mio collega, e ragionando sullo schema, quando il circuito è abilitato, entrambi i mos sono in conduzione, per cui la caduta di tensione rilevata tra l'ingresso e l'uscita, è causata dalla Rdson dei due mos, e non dalla tensione diretta del diodo.

Infatti è' bastato sostituire i due IRF9540, con un IRF9358PBF, che i conti "sono tornati", in pratica con tensione di ingresso di 6.09V, carico di 520mA, la tensione di uscita è risultata essere 6.06V.

[gabri-z]

E' come sempre, più pretese si hanno , più si complica il circuito.....

[Livio Orsini]

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entrambi i mos sono in conduzione

 

Ma questo non è uno switch bidirezionale, è solo un interrutture aperto-chiuso senza polarità, come un normale elettromeccanico.

 

Normalemente quando si parla di bidirezionalità si intende che, secondo il comando applicato, il segnale va da un ingresso ad un'uscita con direzione stabilita dal comando.

Per realizzare questo con il circuito di cui sopra solo uno dei 2 mosfet deve essere chiuso. La chiusura del circuito avviene tramite il diodo di ricircolo del mosfet aperto.

Tra l'altro uno dei due mosfet andrebbe in conduzione con una certa lentezza o non condurrebbe.

Ora non ho tempo, ma se ne trovo in giornata provo a simulare il circuito di cui sopra per verificre.

[Nik-nak]

Quote

... è solo un interrutture aperto-chiuso senza polarità, come un normale elettromeccanico.

Che, almeno dalle intenzioni, e senza conoscere l'applicazione pratica, è quello che deve realizzare andreoneone.

Quote

Tra l'altro uno dei due mosfet andrebbe in conduzione con una certa lentezza o non condurrebbe.

La configurazione realizzata, è consigliata anche dai produttori, tipo Fairchild, come indicato a pagina 5 di questo documento:

 

Fairchild

[Livio Orsini]

Ho simulato il circuito di nik-nak e, come previsto, l'apertura avviene con un tempo di salita di oltre una decina di ms; durante questo transitorio la dissipazione degli interruttori è piuttosto elevata.

Riducendo di un ordine di grandezza il resitore sul collettore del pilota, si riduce proporzionalmente anche il tempo di apertura, rimanendo però sempre abbastanza lungo: oltr 1 ms.

Scendendo ulteriormente con il valore del resistore, diminuiscono i tempi però possono insorgere problemi con quel transistore.

Il fenomeno è più che ovvio perchè la scarica di tutte le capacità dei smiconduttori è affidata al solo resistore.

 

I produttori di questi switches, Vishay, Fairchild, etc. pubblicano uno schema che da il principio di funzionamento del dispositivo, ma quello che esattamente è messo sul silicio non lo sappiamo. Certamente è un po' più complicato di quanto appaia nel data sheet. Ad esempio il dispositivo di Vishay è un po più complesso e necessita di 2 comandi.

Comuqnue i produttori lo danno per applicazioni come interruttore su batterie e simili, quindi per applicazioni piuttosto lente.

[gabri-z]

Allora sei d'accordo anche Tu che ci sono dei piccoli secreti ?

[Livio Orsini]

No, non ci sono secreti, semmai segreti. (non si tratta di secrezioni di fluidi od altro ma di riservatezza).

 

Scherzi a parte, non si tratta di segreti ma di problemi pratici.

Già con l'avvento della logica TTL è diventato praticamente impossibile ricreare con componenti discreti anche una porta NAND, non tanto per il numero di componenti, ma per il fatto che alcune situazioni topologiche sono possibili solo su silicio.redo

Credo che già a partire dal 701, il primo operazionale, sia praticamente impossibile riprodurre in modo discreto il medesimo circuito.

Già lo schema dello switch di Vishay è differente, rispetto a quello di Fch.