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Was ist ein Lastschalter?

Ein Lastschalter ist ein elektronisches Bauteil ohne bewegliche Teile, das quasi wie ein Relais arbeitet. Generell fungieren hier zwei MOSFET-Transistoren wie ein schaltendes Element – einer ist ein N-Kanal-Gerät und der andere ein P-Kanal Gerät.

Unten erklären wir, wann das schaltende Element entweder AN oder AUS ist und was das zur Folge hat.

Einschaltstrom wenn der Lastschalter auf EIN steht

Ein großer Strom, der viel stärker ist als der Strom im stabilen Zustand, fließt temporär in dem Moment, in dem der Lastschalter Q1 auf EIN gestellt wird. Wenn die Last der Lastkapazität CL an der Ausgangsseite Nahe an Null ist, wird der Ausgang Vo mit Spannung versorgt, was dazu führt, dass ein momentaner Strom mit großer Ladung fließt.
Dieser übermäßige Strom wird oft als Einschaltstrom bezeichnet.
Die Spitze des Einschaltstroms wird größtenteils von der Eingangsspannung Vi, Rds(on) von Q1 MOSFET und ESR der Lastkapazität CL auf der Lastseite bestimmt und steigert sich parallel zur Eingangsspannung Vi.
Ein übermäßiger Einschaltstrom kann zu Systemausfällen oder Fehlfunktionen führen.
Ein Übertreffen des maximalen Nennstroms kann auch zu einer Zerstörung führen.
Durch das Hinzufügen eines Kondensators C2 parallel zum Widerstand R1, angeschlossen zwischen dem Gate und der Basis des MOSFET Q1, ist es möglich, die Abnahme der Gate-Spannung zu verlangsamen, wodurch Rds(on) schrittweise reduziert und der Einschaltstrom unterdrückt wird.

Lastschalter-äquivalentes Schaltbild


Lastschalter-äquivalentes Schaltbild

 

Einschaltstrom Gegenmaßnahme (Wenn der Nch-MOSFET-Lastschalter auf EIN steht)

Nch-MOSFET-Lastschalter: RSQ020N03
Vin=5V, Io=1A, Q1_1G=1V→12V

  • Der Lastschalter Q1 steht auf EIN, wenn Q2 auf AUS steht
    (die Gate-Spannung Q1 ist größer als Vo (Q1 Vgs))
  • Der Lastschalter Q1 steht auf AUS, wenn Q2 auf EIN steht
  • Als Gegenmaßnahme wurde C2 hinzugefügt, um den
    Einschaltstrom zu minimieren, wenn Q1 auf EIN steht

Nch-MOSFET-Lastschalter-äquivalentes Schaltbild

Nch-MOSFET-Lastschalter-äquivalentes Schaltbild
Nch-MOSFET-Lastschalter-äquivalentes Schaltbild

Rückstrom wenn der Lastschalter auf AUS steht

Selbst wenn der Lastschalter Q1 von EIN auf AUS geschaltet wird, bleibt die Spannung am Ausgang Vo für einen bestimmten Zeitraum basierend auf der Lastkapazität CL an der Ausgangsseite bestehen.
Wenn die Spannung bei Vi geringer ist als Vo, kann ein Rückstrom vom Ausgang Vo an den Eingang Vi fließen, durch die parasitäre Diode, die zwischen Drain und Source des Q1 MOSFET entstehen kann.
Bitte stellen Sie sicher, dass der Nennstrom von Q1 MOSFET auf keine Fall überschritten wird.
Darüber hinaus ist die Anstiegszeit zu berücksichtigen, einschließlich der Lastbedingungen, wenn der Kapazitätswert des Eingangs-Ableitkondensators CIN festgelegt wird.

Lastschalter-äquivalentes Schaltbild

Lastschalter-äquivalentes Schaltbild