Como activar compuerta MOSFET en configuracion back to back common-source

[oferrer]

Hola.
Estoy implementando un interruptor de la senal RFID de una antena diferencial. Según recomendaciones del fabricante (NXP) del chip lector RFID que estoy utilizando en mi dispositivo, sugiere el uso de 4 MOSFET N, 2 por linea RF, derivando a GND, en una configuración BACK TO BACK con el pin FUENTE en común. Cuando una senal CTRL llega a las compuertas de los 4 MOSFETs, estos se activan simultáneamente, conducen y derivan la señal a tierra, quedando la antena en modo APAGADA. Cuando las compuertas no están activadas, los MOSFET bloquean en ambas direcciones de corriente para evitar fugas de la señal hacia GND y la antena queda en modo ENCENDIDA. La pregunta es la siguiente : ¿cómo puedo activar la compuerta con CTRL si no hay referencia de voltage en las fuentes comunes, o sea, cómo puedo garantizar que el Vgs sea mayor que el umbral Vgsth del MOSFET?

Aquí les dejo una imagen del fragmento de esquemático donde se muestran los 4 Mosfet entre las lineas RF P y N. La señal CTRL vendrá de un controlador ESP32. El circuito completo tendrá dos interruptores como este y tiene el proposito de conmutar entre dos antenas RFID, que solo una estará activa exclusivamente, esto es, una se activa con CTRL y la otra con NOT_CTRL.

Cualquier sugerencia o ayuda estaré agradecido,
Saludos,
Osmany

 

[DJ T3]

como puedo garantizar que el Vgs sea mayor que el umbral Vgsth del MOSFET.

El datasheet de los mosfet no lo dice?

vendra de un controlador ESP32

Trabaja con 3.3V, quizás debas usar transistores para subir la tensión y corriente.

Segun recomendaciones del fabricante (NXP) del chip lector RFID que estoy utilizando en mi dispositivo

Y cuál sería ese dispositivo?

Pasa por aquí antes de continuar;
El ABC de lo que hay y no hacer antes de postear

 

[oferrer]

El datasheet de los mosfet no lo dice?


Trabaja con 3.3V, quizás debas usar transistores para subir la tensión y corriente.


Y cuál sería ese dispositivo?

Pasa por aquí antes de continuar;
El ABC de lo que hay y no hacer antes de postear

Hola @DJ T3,
Agradezco tu respuesta y sugerencias.

He buscado previamente algún tema similar pero no he encontrado respuesta por lo que decidí consultar esta comunidad.
El datasheet de los potenciales Mosfet que puedo utilizar no dicen sobre una configuración u otra, sus características las escogí según los requisitos fundamentales. Debe soportar 60V por seguridad, 250mA, Rds_on y Cds lo mas bajas posibles. Debe ser un Mosfet de nivel logico, con Vgsth aprox 1.6V, por lo que 3.3V debieran ser suficiente para activar completamente la compuerta. Igual, si para lograr un Vgs mayor hay que elevar la tensión se podría.

El dispositivo contiene un IC rfid lector PN5180 y actualmente funciona perfectamente con UNA sola antena incorporada , pero ahora la antena será externa y conmutada. Lo mas importante es lograr un interruptor de la antena que no permita fuga (por el circuito del interruptor) cuando esté ENCENDIDA y que quede totalmente aislada (señal desacargada a través del circuito de Mosfet a GND) cuando esté APAGADA.

Mi pregunta puntual:

¿Cómo activar compuerta MOSFET N en configuración back to back common-source si los pines fuentes están en estado flotante.​

Algunos detalles
Lineas RF antena diferencial alimentada a 5V y max 250mA (circuito a interrumpir)
Circuito de control alimentado a 3.3V
Los Mosfet deben soportar mas de 50V (5V*10veces por picos), 250mA, Rds_on < 0.1 Ohm,
La configuración back to back bloquea fugas en ambas direcciones en estado desactivados, pero notar que en el punto FUENTE COMÚN todavía pasa corriente de fuga en un sentido que deben ser bloqueadas por el segundo MOSFET, debe tenerse en cuenta a lo que se conecte a este punto.

Una pregunta mas específica:
¿Si pongo un resistor pull down al punto fuente común, resuelvo el problema sin alterar el comportamiento del back to back?

Si alguien pudiera sugerirme alguna solución o ha tenido experiencia en proyecto similar le agradezco me lo comparta. Si se necesita algún otro detalle, por favor pedirlo sin duda,

Gracias de antemano.

 

[omar fernandez]

Hola @DJ T3,
Agradezco tu respuesta y sugerencias.

He buscado previamente algun tema similar pero no he encontrado respuesta por lo que decidi consultar esta comunidad.
El datasheet de los potenciales mosfet que puedo utilizar no dicen sobre una configuracion u otra, sus caracteristicas las escogi segun los requisitos fundamentales. Debe soportar 60V por seguridad, 250mA, Rds_on y Cds lo mas bajas posibles. Debe ser un mosfet de nivel logico, con Vgsth aprox 1.6V, por lo que 3.3V debieran ser suficiente para activar completamente la compuerta. Igual si para lograr un Vgs mayor hay que elevar la tension se podria.

El dispositivo contiene un IC rfid lector PN5180 y actualmente funciona perfectamente con UNA sola antena incorporada , pero ahora la antena sera externa y conmutada. Lo mas importante es lograr un interruptor de la antena que no permita fuga (por el circuito del interruptor) cuando este ENCENDIDA y que quede totalmente aislada (senal desacargada a traves del ciruito de mosfet a GND) cuando este APAGADA.

Mi pregunta puntual:

Como activar compuerta MOSFET N en configuracion back to back common-source si los pines fuentes están en estado flotante.​

Algunos detalles
Lineas RF antena diferencial alimentada a 5V y max 250mA (circuito a interrumpir)
Circuito de control alimentado a 3.3V
Los mosfet deben soportar mas de 50V (5V*10veces por picos), 250mA, Rds_on < 0.1ohm,
La configuracion back to back bloquea fugas en ambas direcciones en estado desactivados, pero notar que en el punto FUENTE COMUN todavia pasa corriente de fuga en un sentido que deben ser bloqueadas por el segundo MOSFET, debe tenerse en cuenta a lo que se conecte a este punto.

Una pregunta mas especifica:
Si pongo un resistor pull down al punto fuente comun resuelvo el problema sin alterar el comportamiento del back to back?

Si alguien pudiera sugerirme alguna solución o ha tenido experiencia en proyecto similar le agradezco me lo comparta. Si se necesita algun otro detalle por favor pedirlo sin duda,

Gracias de antemano,

Saludos colega.
No se si te ayude en algo lo que pueda decir, la verdad no es mi área de trabajo ni he visto esa configuración de los mosfet con anterioridad.
Pero según el diagrama que muestras con una entrada para los gate y otra para los source y siendo obvio que se necesita una diferencia de potencial entre ambos para conmutar los transistores, quizás con una salida diferencial que ataque estas entradas, bien puede ser con dos transistores donde cuando uno en su salida tenga un valor de voltaje alto "1" en el otro se tenga un valor bajo "0", o si fuera necesario tener cierta memoria de cada estado en las entradas, también con un circuito biestable asíncrono se puede hacer algo al respecto.
Si la masa del ESP32 y del circuito driver se puede mantener flotante con relación al GND del circuito de RF pues se cumple con lo que sugiere el diagrama tal y como lo muestras.
Es solo una idea no se si ayude.

 

[oferrer]

Saludos colega.
No se si te ayude en algo lo que pueda decir, la verdad no es mi área de trabajo ni he visto esa configuración de los mosfet con anterioridad.
Pero según el diagrama que muestras con una entrada para los gate y otra para los source y siendo obvio que se necesita una diferencia de potencial entre ambos para conmutar los transistores, quizás con una salida diferencial que ataque estas entradas, bien puede ser con dos transistores donde cuando uno en su salida tenga un valor de voltaje alto "1" en el otro se tenga un valor bajo "0", o si fuera necesario tener cierta memoria de cada estado en las entradas, también con un circuito biestable asíncrono se puede hacer algo al respecto.
Si la masa del ESP32 y del circuito driver se puede mantener flotante con relación al GND del circuito de RF pues se cumple con lo que sugiere el diagrama tal y como lo muestras.
Es solo una idea no se si ayude.

Gracias @omar fernandez.
He encontrado una aplicación de esta configuración de Mosfet en BPS (bidirectional power switch). Al parecer los BPS, para esta configuración en particular, usan un zener y un resistor entre Compuerta (G) y Fuente (S). Con el zener parece que se logra la diferencia de potencial entre G y S, y el resistor es para descargar. No estoy seguro aún cómo funcionaría, y cómo afecta a la parte de control que actualmente tengo. Tengo que estudiarlo.
Gracias una vez mas, y escucho cualquier comentario.
Saludos,
Osmany

 

[omar fernandez]

para esta configuracion en particular, usan un zener y un resistor entre Compuerta (G) y Fuente (S

Eso es común a la mayoría de los circuitos que usan Mosfet, se sabe que el zener es una protección contra sobre voltaje para evitar la ruptura del dieléctrico de puerta, y la resistencia ayuda a drenar la carga de puerta, en determinados circuitos de conmutación se requiere que cada puerta de cada transistor tenga una resistencia de un valor de 200 Ohm o menos antes de conectar estas entre si.
Hay que verificar por la hoja de datos el valor máximo del voltaje de puerta y escoger un zener de un valor algo menor a este, y así saber también el valor del voltaje de entrada para su conmutación.

 

[DJ T3]

El datasheet de los potenciales Mosfet que puedo utilizar no dicen sobre una configuración u otra

Debería haber una gráfica donde muestra que según para qué voltaje, es según su "resistencia". Esto se llama zona lineal, y es el estado entre saturacion y corte, y te puede dar una idea cuando está en alguno de esos 3 estados...

Según recomendaciones del fabricante (NXP) del chip lector RFID que estoy utilizando en mi dispositivo, sugiere el uso de 4 MOSFET N, 2 por linea RF, derivando a GND, en una configuración BACK TO BACK con el pin FUENTE en común

Mire el datasheet y 2 hojas de aplicación y no encuentro lo que dices. Puedes subir esa información?

He encontrado una aplicación de esta configuración

Cuando hables de algún circuito, información y/o datos varios, recuerda que solo tú lo estás viendo, por lo que deberías subir o enlazar ese material del cual hablas, sino queda incompleto, inconcluso e ilegible...