Explication nécessaire sur l'utilisation de 2 transistors comme interrupteur

On me suggère d'utiliser la conception suivante pour piloter une charge avec un micro-contrôleur. Je voudrais savoir pourquoi est-il nécessaire d'utiliser 2 transistors (n-ch et p-ch) pour agir comme interrupteur et pas seulement un?

J'ai cherché sur Google et youtube, et la plupart des pages utilisaient un transistor (principalement n-ch) pour effectuer un changement, comme cette page:

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_7.html

Pourriez-vous s'il vous plaît m'expliquer les avantages ou les inconvénients d'avoir une telle conception (2 transistors) sur des commutateurs à un transistor?

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Si l'oscillation du signal numérique est de 5 V, vous pouvez utiliser uniquement le FET final du canal P.

L'avantage du circuit à deux transistors est que la tension d'alimentation commutée et la tension d'alimentation du signal numérique n'ont pas besoin d'être identiques. Le circuit que vous montrez fonctionnerait avec une tension d'alimentation allant jusqu'à la tension GS maximale que le second FET peut gérer.

Il s'agit d'un interrupteur latéral supérieur. La plupart des circuits que vous avez probablement vus sont des commutateurs latéraux inférieurs. La commutation par le haut ajoute quelques problèmes intéressants propres à cette application. En tant que tel, il existe de nombreuses raisons pour le commutateur à deux niveaux que vous avez indiqué. Les deux principaux sont:

1. Même lorsque la tension commutée est la même que la tension d'alimentation logique, la tension de sortie logique de haut niveau peut être considérablement inférieure à celle du rail. Cela peut entraîner une commutation incohérente d'un seul transistor MOSFET à canal P.

2. La grille d'un MOSFET est essentiellement un condensateur, et parce que le MOSFET à canal P s'appuie sur cette résistance de pull-up pour l'éteindre, la taille de ce pull-up doit être relativement petite si vous devez commuter cette puissance rapidement . En tant que tel, le courant dont vous avez besoin pour pouvoir passer à travers le pull-up lorsque le N-Channel est activé peut être beaucoup plus élevé que votre GPIO ne peut couler.

Bénéfices supplémentaires

1. La commande à deux étages vous permet également de commuter une tension beaucoup plus élevée sur la charge que l'alimentation logique. Théoriquement, vous pouvez passer au maximum Vds du périphérique P-Channel avec un pilote à deux niveaux. Cependant, le circuit devrait être modifié pour limiter la tension sur la grille du canal P à moins de Vgs_max. De plus, la commutation côté haut de très hautes tensions est en général problématique.

2. En utilisant un petit signal N-Channel pour le premier appareil, vous pouvez réduire considérablement la charge capacitive sur la broche GPIO. Cela réduit la pression sur ce dernier et maintient votre alimentation logique moins "bruyante".

En complément de la réponse de @ OlinLathrop, l'autre différence entre le FET de canal P (avec ou sans le FET de canal N supplémentaire) et le FET de canal N indiqué dans votre lien est que le canal P est un canal interrupteur latéral (commute le Vcc à la charge) tandis que le canal N est un interrupteur bas (commute la masse à la charge).

Pour les charges simples sans E / S supplémentaires, telles que les LED, les moteurs, etc., l'interrupteur côté bas convient parfaitement. Pour les charges avec des E / S connectées à des circuits alimentés séparément, tels que d'autres microcontrôleurs ou capteurs, il est généralement préférable de maintenir la masse connectée et d'utiliser un interrupteur côté haut.