Estoy trabajando en un circuito de protección de polaridad inversa, similar al de la Figura 2 de SLVA139: Circuitos de protección de batería / corriente inversa . Aquí está mi circuito:
Mi caso es un poco más complejo debido al posible voltaje de entrada que varía de 5-40V. La mayoría de los MOSFET parecen tener un voltaje máximo de fuente de puerta V GS de 20V, por lo que necesito la abrazadera Zener en la puerta (o un FET muy grande / costoso). La corriente de entrada máxima será de aproximadamente 6A.
Lo que me pregunto es, ¿qué características de FET realmente importan en esta configuración? Sé que definitivamente quiero un voltaje de ruptura de fuente de drenaje BV DSS lo suficientemente alto como para manejar el voltaje de entrada completo en la condición de polaridad inversa. También estoy bastante seguro de que quiero minimizar R DS (encendido) para no introducir ninguna impedancia en el circuito de tierra. Fairchild AN-9010: MOSFET Basics tiene esto que decir sobre la operación en la región de Ohmic:
"Si el voltaje de drenaje a la fuente es cero, la corriente de drenaje también se vuelve cero independientemente del voltaje de la puerta a la fuente. Esta región está en el lado izquierdo de la línea de límite V GS - V GS (th) = V DS ( V GS - V GS (th) > V DS > 0). Incluso si la corriente de drenaje es muy grande, en esta región la disipación de energía se mantiene minimizando V DS (encendido) ".
¿Esta configuración cae bajo la clasificación V DS = 0? Parece una suposición un tanto peligrosa en un entorno ruidoso (funcionará cerca de varios tipos de motores), ya que cualquier compensación de voltaje entre la tierra de suministro de entrada y la tierra local podría hacer que la corriente fluya. Incluso con esa posibilidad, no estoy seguro de que necesito para mi especificación máxima corriente de carga en el consumo de corriente I D . Entonces se seguiría que tampoco necesito disipar mucho poder. Supongo que podría mitigar el problema al fijar Zener V GS más cerca de V GS (th) para reducir la corriente / voltaje de drenaje.
¿Estoy en el camino correcto con esto, o me estoy perdiendo algún detalle crítico que hará que un pequeño MOSFET explote en mi cara?
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Mpresione la tecla y presioneRcuando sea necesario ..Respuestas:
El uso de un MOSFET para la protección de voltaje inverso es muy sencillo.
Algunas de sus referencias son correctas pero de baja relevancia y tienden a hacer que el problema parezca más complejo de lo que es. Los requisitos clave (que esencialmente ya ha identificado) son
MOSFET debe tener suficiente clasificación Vds_max para el voltaje máximo aplicado
MOSFET Ids_max rating más que suficiente
Rdson lo más bajo posible.
Vgs_max no excedido en el circuito final.
Disipación de potencia como está instalada capaz de manejar sensiblemente la potencia operativa de I_operating ^ 2 x Rdson_actual
La disipación de energía como está instalada puede manejar el encendido y apagado de regiones de disipación más altas.
Puerta conducida al corte "lo suficientemente rápido" en el circuito del mundo real.
(En el peor de los casos, aplique Vin correctamente y luego invierta Vin instantáneamente. ¿Es el corte lo suficientemente rápido?)
En la práctica, esto se logra fácilmente en la mayoría de los casos.
Vin tiene poco efecto sobre la disipación operativa.
Rdson necesita ser calificado para el peor de los casos que pueda ser experimentado en la práctica. Aproximadamente 2 veces el Rdson con encabezado generalmente es seguro O examine las hojas de datos cuidadosamente. Use las clasificaciones del peor de los casos: NO use clasificaciones típicas.
La activación puede ser lenta si se desea, pero tenga en cuenta que es necesario permitir la disipación.
El apagado bajo polaridad inversa debe ser rápido para permitir la aplicación repentina de protección.
¿Qué es Iin max?
No dices qué es I_in_max y esto hace una gran diferencia en la práctica.
Usted citó:
y
Tenga en cuenta que estos son pensamientos relativamente independientes del escritor. El primero es esencialmente irrelevante para esta aplicación.
El segundo simplemente dice que un FET bajo de Rdson es una buena idea.
Tu dijiste:
Pensar demasiado :-).
Cuando Vin esté bien, active FET lo antes posible.
Ahora Vds es lo más bajo posible y está configurado por Ids ^ 2 x Rdson
Ids = la corriente de su circuito.
A 25 ° C, los Rds ambientales comenzarán en el valor citado a 25 ° C en la hoja de especificaciones y aumentarán si / a medida que se calienta FET. En la mayoría de los casos, FET no se calentará mucho.
por ejemplo, 1 20 miliOhm FET a 1 amp proporciona 20 mW de calentamiento. El aumento de temperatura es muy bajo en cualquier paquete sensible con un disipador térmico mínimo. A 10 A, la disipación = 10 ^ 2 x 0.020 = 2 vatios. Esto necesitará un paquete DPAk o TO220 o SOT89 o mejor y un disipador térmico sensible. La temperatura del troquel puede estar en el rango de 50-100C y Rdson aumentará por encima del valor nominal de 25C. En el peor de los casos, puede obtener 40 miliOhm y 4 vatios. Eso todavía es bastante fácil de diseñar.
Agregado: Usando el 6A max que proporcionó posteriormente.
PFet = I ^ 2.R. R = P / i ^ 2.
Para una disipación máxima de 1 vatio, desea Rdson = P / i ^ 2 = 1/36 ~ = 25 miliohm.
Muy fácil de lograr.
A 10 miliohm P = I ^ 2.R = 36 x 0.01 = 0.36W.
A 360 mW, un TO220 estará tibio pero no caliente sin disipador térmico pero con buen flujo de aire. Un rastro de disipador térmico de bandera lo mantendrá feliz.
Los siguientes son todos por debajo de $ 1.40 / 1 y en stock en Digikey.
LFPACK 60V 90A 6.4 milliohm !!!!!!!!!!!
TO252 70V 90A 8 milliohm
TO220 60V 50A 8.1 miliohm
Tu dijiste:
¡No!
Mejor guardado para el final :-).
Esto es exactamente lo contrario de lo que se requiere.
Su protector debe tener un impacto mínimo en el circuito controlado.
Lo anterior tiene un impacto máximo y aumenta la disipación en el protector sobre lo que se puede lograr al usar un Rdson FET sensiblemente bajo y encenderlo con fuerza.
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