¿Por qué usar un "interruptor de carga" y no solo un transistor como interruptor?

Estoy tratando de comprender la ventaja de usar un "interruptor de carga" para cambiar de aplicación.

El interruptor de carga (como el siguiente) tiene dos transistores para hacer el trabajo. ¿Por qué no puedo usar un solo transistor (bjt / fet) para hacer lo mismo?

Podría usar un solo FET, pero hay varias ventajas al usar un interruptor de carga IC.

1. Se pueden conmutar voltajes superiores al microvoltaje. (Eso también se puede hacer usando 2 transistores).
2. El interruptor de carga tiene incorporado un límite de corriente de entrada. Esto también se puede hacer con componentes discretos, pero requiere más ingeniería.
3. La mayoría de las veces, los interruptores de carga tienen monitoreo, como salidas de buena corriente o sobrecorriente, etc.
4. El análisis de tolerancia es más fácil cuando todo el circuito está en un dado con datos garantizados sobre su rendimiento.

Como con todas las cosas de ingeniería, compensaciones.

Además de lo que otros encuestados ya han escrito, un interruptor hecho con un solo MOSFET de potencia tendrá un diodo entre la fuente y el drenaje. Como resultado, el interruptor puede bloquear la corriente solo en una dirección. En la otra dirección, el diodo del cuerpo conducirá si el interruptor está abierto o no.

Un interruptor de carga integrado generalmente puede bloquear la corriente en ambas direcciones. Esto se hace controlando el sesgo del volumen en el MOSFET o utilizando dos MOSFET consecutivos.

En este caso, el segundo transistor está realizando una función de cambio de nivel. El MOSFET del canal P requiere una señal de control activa-baja que se haga referencia a su terminal fuente (es decir, a través de la resistencia). El dispositivo de canal N le permite controlar el interruptor utilizando una señal lógica activa-alta referenciada a tierra, que es mucho más conveniente en la mayoría de las aplicaciones.

El propósito de este diseño muy común, que también incluye transistores BJT, es aislar la señal 'EN', que puede provenir de una fuente de bajo voltaje. Además, la fuente puede no tolerar un alto voltaje por encima de 3.3 VDC o 5 VDC de voltaje lógico en sus terminales de salida.

El transistor PMOS también podría ser la mayoría de los transistores PNP. Puede encender o apagar un voltaje extremadamente alto, como 300 V CC para una larga cadena de LED. Podría ser el interruptor de alimentación principal para todo tipo de gadgets mientras mantiene 'EN' aislado. El límite de voltaje máximo para MOSFET en este momento es de aproximadamente 700 V CC.

Debo tener en cuenta que el transistor NMOS estará expuesto al mismo voltaje Vin a través de la resistencia de polarización, que se utiliza para asegurarse de que el PMOS esté apagado si 'EN' es bajo o en su voltaje de tierra / fuente (cero voltios). El NMOS puede ser del tipo que se enciende por completo a aproximadamente 5 V CC o 10 V CC, dependiendo de la lógica que lo impulsa.

EDITAR: Debido a que el PMOS está conectado a tierra cuando está encendido, el límite para Vin es de 20 V CC o menos. Gracias a @BeBoo por señalar eso. Para voltajes más altos, el voltaje de la fuente de compuerta debería sujetarse con un diodo zener.