Я работаю над схемой защиты от обратной полярности, аналогичной схеме на рисунке 2 в SLVA139: Схемы защиты от обратного тока / от батареи . Вот моя схема:
Мой случай немного сложнее из-за возможного входного напряжения в диапазоне 5-40В. Большинство MOSFET имеют максимальное напряжение затвора V GS 20 В, поэтому мне нужен зажим Зенера на затворе (или очень большой / дорогой FET). Максимальный входной ток будет около 6А.
Что мне интересно, так это то, что характеристики FET действительно имеют значение в этой конфигурации? Я знаю, что определенно хочу, чтобы напряжение пробоя сток-исток BV DSS было достаточно высоким, чтобы выдерживать полное входное напряжение в условиях обратной полярности. Я также почти уверен, что хочу минимизировать R DS (on), чтобы не вносить никакого сопротивления в цепь заземления. Fairchild AN-9010: Основы MOSFET говорят об операции в омическом регионе:
«Если напряжение сток-исток равно нулю, ток стока также становится равным нулю независимо от напряжения затвор-исток. Эта область находится на левой стороне граничной линии V GS - V GS (th) = V DS ( V GS - V GS (th) > V DS > 0). Даже если ток стока очень велик, в этой области рассеивание мощности поддерживается путем минимизации V DS (вкл . "."
Подпадает ли эта конфигурация под классификацию V DS = 0? Это кажется довольно опасным предположением, которое можно сделать в шумной обстановке (это будет работать в непосредственной близости от различных типов двигателей), так как любые сдвиги напряжения между заземлением входного питания и местным заземлением могут вызвать протекание тока. Даже с этой возможностью, я не уверен , что мне нужно спецификации для моего максимального тока нагрузки на ток стока I D . Из этого следует, что мне тоже не нужно рассеивать много энергии. Я полагаю, я мог бы смягчить проблему путем зажима стабилитрона V GS ближе к V GS (th), чтобы уменьшить ток / напряжение стока?
Я на правильном пути с этим, или я упускаю некоторые критические детали, которые заставят крошечный МОП-транзистор взорваться мне в лицо?
источник
Mклавишу и нажмитеRпри необходимости ..Ответы:
Использование MOSFET для защиты от обратного напряжения очень простое.
Некоторые из ваших ссылок верны, но имеют низкую актуальность и имеют тенденцию делать проблему более сложной, чем она есть. Ключевые требования (которые вы, по сути, уже определили):
MOSFET должен иметь достаточное значение Vds_max для максимального приложенного напряжения
MOSFET Ids_max рейтинг более чем достаточно
Рдсон как можно ниже.
Vgs_max не превышено в конечной цепи.
Рассеиваемая мощность, как установлено, способна разумно обрабатывать рабочую мощность I_operating ^ 2 x Rdson_actual
Рассеиваемая мощность в том виде, в котором она установлена, способна включать и выключать более высокие области рассеяния.
Ворота приводятся в действие «достаточно быстро» в реальной цепи.
(В худшем случае - правильно применить Vin, а затем мгновенно повернуть Vin. Достаточно ли быстро?)
На практике это легко достигается в большинстве случаев.
Вин мало влияет на операционную диссипацию.
Rdson должен быть оценен для наихудшего случая, который можно испытать на практике. Около 2 х заголовков Rdson, как правило, безопасны ИЛИ внимательно изучите спецификации. Используйте худшие оценки - НЕ используйте типичные оценки.
При желании включение может быть медленным, но учтите, что необходимо учесть рассеивание.
Выключение при обратной полярности должно быть быстрым, чтобы обеспечить внезапное применение защиты.
Что такое Iin Max?
Вы не говорите, что такое I_in_max, и на практике это сильно меняет дело.
Вы цитировали:
а также
Обратите внимание, что это относительно независимые мысли автора. Первое по существу не имеет отношения к этому приложению.
Второй просто говорит о том, что низкий FDS Rdson - хорошая идея.
Вы сказали:
Слишком много размышлений :-).
Когда Вин в порядке, включите FET как можно скорее.
Теперь Vds настолько низок, насколько он собирается получить, и устанавливается Ids ^ 2 x Rdson Ids
= ток вашей цепи.
При температуре 25 ° C температура окружающей среды начнется со значения, указанного в спецификации 25 ° C, и повысится, если / когда нагрев FET. В большинстве случаев FET не будет сильно нагреваться.
например, 1 20 миллиОм FET при 1 ампере дает 20 мВт нагрева. Повышение температуры очень низкое в любом чувствительном ПКГ с минимальным нагревом. При 10 А рассеиваемая мощность = 10 ^ 2 х 0,020 = 2 Вт. Для этого потребуется DPAk или TO220 или SOT89 или более качественный ПКГ и разумный радиатор. Температура матрицы может быть в диапазоне 50-100 ° С, и значение Rdson будет выше номинального значения 25 ° С В худшем случае вы можете получить, скажем, 40 миллиОм и 4 Вт. Это все еще достаточно легко для разработки.
Добавлено: используя максимум 6А, который вы впоследствии предоставили.
PFet = I ^ 2.R. R = P / I ^ 2.
Для максимального рассеивания 1 Ватт требуется Rdson = P / i ^ 2 = 1/36 ~ = 25 миллиом.
Очень легко достигается.
При 10 мОм P = I ^ 2.R = 36 x 0,01 = 0,36 Вт.
На 360 мВт TO220 будет теплым, но не горячим без радиатора, но с хорошим воздушным потоком. След от флага радиатора будет держать его счастливым.
Все ниже по цене $ 1,40 / 1 и в наличии на Digikey.
LFPACK 60V 90A 6,4 миллиом Ом !!!!!!!!!!!
TO252 70V 90A 8 миллиом
TO220 60V 50A 8,1 миллиом
Вы сказали:
Нет!
Лучше всего сохранять в последнюю очередь :-).
Это полная противоположность того, что требуется.
Ваша защита должна оказывать минимальное влияние на контролируемую цепь.
Вышеуказанное оказывает минимальное воздействие и увеличивает рассеивание в протекторе по сравнению с тем, что может быть достигнуто с использованием заметно низкого значения полевого транзистора Рдсона и его сильного включения.
источник