Comment Concevoir un Circuit de Commutation de Charge Négative

 Dans le monde de l'électronique, il est souvent nécessaire de contrôler des charges sous tension négative. Que ce soit pour des amplificateurs RF, des amplificateurs audio ou des écrans LCD, la capacité à allumer et éteindre ces charges de manière efficace est cruciale. Cet article vous explique comment concevoir un circuit de commutation de charge négative simple et économique, tout en utilisant la tension d'entrée/sortie du système pour le contrôle.

Fonctionnement du Circuit

L'idée principale de ce circuit est de désactiver la charge sous tension négative en utilisant un circuit de commutation composé de MOSFETs (transistors à effet de champ). Le circuit utilise deux NMOS et un PMOS pour gérer le processus d'activation et de désactivation de la charge.

1. Point A - Activation de la Charge : À ce point, la tension passe de 2,2V à 2,6V, ce qui entraîne la commutation de la charge de l'état ON à l'état OFF.

2. PMOS (U5) - Contrôle ON/OFF : Le PMOS, connecté à la logique ON/OFF du système, joue un rôle crucial. Lorsque la tension de la grille du PMOS est de 0V, il s'allume. Cette action active le NMOS (U2), qui est connecté à une tension négative de -5V. Le NMOS U2, une fois activé, met à la masse la grille du NMOS U1, ce qui permet à la charge de recevoir la tension négative nécessaire (-5V au point D).

3. Point B - Désactivation de la Charge : Lorsque la grille du PMOS est portée à une tension élevée, le PMOS s'éteint, ce qui désactive également les NMOS et coupe ainsi la charge.

Avantages du Circuit

Ce circuit présente plusieurs avantages qui en font une solution idéale pour les applications nécessitant une commutation de charge négative :

• Simplicité et Facilité de Conception : Le circuit est simple à mettre en œuvre, avec un minimum de composants nécessaires pour fonctionner efficacement.
• Coût et Espace Réduits : Les MOSFETs utilisés (comme les FDV301N, FDV302P ou NDS332P) sont peu coûteux et n'occupent pas beaucoup d'espace, ce qui en fait une solution idéale pour les projets où l'espace est limité.
• Flexibilité : Le choix du NMOS U1 dépend des besoins en courant de la charge. Pour des charges de faible courant, des NMOS bon marché peuvent être utilisés, ce qui permet de réduire encore les coûts.

Analyse Transitoire et Réponse de la Charge

Pour une analyse plus approfondie de ce circuit de commutation négative, on peut simuler les caractéristiques transitoires lorsqu'une impulsion est appliquée à la grille du PMOS. Dans cette simulation, une impulsion de 0V à 3V est appliquée avec un temps de montée et de descente de 2 ms, et une durée d'impulsion de 40 ms. La réponse de la charge est observée sous forme de trace violette, tandis que le courant d'appel élevé lors de la désactivation de la charge est illustré en vert.

Conclusion

Ce circuit de commutation de charge négative offre une solution simple, efficace et économique pour contrôler des charges sous tension négative dans diverses applications électroniques. Que vous travailliez sur des amplificateurs RF, des amplificateurs audio ou des écrans LCD, ce circuit vous permet de gérer ces charges avec facilité tout en optimisant les coûts et l'espace.