Carga inductiva de conmutación lateral alta con MOSFET

Estoy tratando de hacer una PCB que cambie de lado alto una carga inductiva (bomba de agua) que consume un pico de 4.6A. El esquema de conmutación no incluirá ningún PWM, solo la funcionalidad básica de encendido/apagado.

Mi preocupación es sujetar los picos de voltaje de la carga durante el apagado. Quiero evitar entrar en modo avalancha en el MOSFET para garantizar la máxima confiabilidad, ya que la placa funcionará a temperaturas ambientales de 80-90 C.

El MOSFET que estoy considerando está aquí y estoy mirando este controlador de puerta.

Mi idea de circuito actual se muestra a continuación:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

D2 conducirá por debajo del Vds máximo del MOSFET, durante el apagado de la carga donde el voltaje de la fuente será negativo.

Tengo menos confianza en el comportamiento de D1. Mi intención con D1 es conducir durante el apagado de la carga, para que Vgs no exceda el máximo permitido. Mi incertidumbre proviene del controlador de la puerta: ¿cómo se comportará en este escenario?

D1 simplemente actúa como una abrazadera de voltaje para la unión de la puerta y la fuente para dominar los asuntos divertidos de los altos dV/dT que se abren camino a través de los parásitos. No siempre es necesario.
Con respecto al controlador de puerta, ¿qué parámetro me dirá el voltaje de fuente más negativo que puede mantener Vgs de 0V?
no entiendo tu pregunta
assets.nexperia.com/documents/application-note/AN90001.pdf , en la página 11 de este documento, se indica que "Vs se volverá negativo hasta que se mantenga el flujo de corriente; sin embargo, la fuente está unida firmemente a la compuerta por el controlador que está operando a 0 V ."
¿Está preguntando cuál es el Vs mínimo del controlador de puerta bajo la calificación máxima absoluta en la hoja de datos? ¿O la Nota 1 en la parte inferior de la página?
sí, las V mínimas para el controlador de puerta es lo que estoy tratando de determinar
El controlador de compuerta usa un arranque para la unidad de lado alto, ¿cómo va a mantener el voltaje de unidad de lado alto? ¿Tiene un suministro aislado en lugar del circuito de arranque? De lo contrario, no podrá mantener el FET activado.
@JohnD Usaré el circuito de arranque que se muestra en la hoja de datos del controlador de puerta
@JohnD Está enterrado, pero el OP proporciona un enlace a su controlador de puerta.
@DKNguyen Gracias, vi eso, pero el controlador que seleccionó usa una técnica de arranque para conducir la puerta por encima del voltaje de drenaje. Eso significa que depende de que el voltaje del límite de arranque se actualice regularmente. Si desea encender el FET y dejarlo encendido, no funcionará. El OP afirma que no hay PWM involucrado, así que supongo que está usando el FET como un interruptor de ENCENDIDO/APAGADO, lo que será problemático.
@JohnD ¿Cómo puedo realizar el cambio de lado alto sin encontrarme con este problema? Solo tengo acceso a los 12v en esta aplicación.
@NithinVedamuthu Si solo lo está utilizando como un interruptor (ciclo de trabajo del 100% para que la fuente nunca se conecte a tierra para que la tapa se actualice), entonces debe reemplazar la tapa de arranque y el diodo con un pequeño suministro aislado como un regulador aislado. o agregue un 555 como una bomba de carga flotante para actualizar continuamente la tapa mientras está encendido.

Respuestas (3)

L1 debe tener un diodo de rueda libre a través de él. Cualquier diodo rápido funcionará. No es bueno permitir un retroceso negativo en el frágil chip del controlador del lado alto. El diodo de rueda libre también asegura que M1 no verá mucho más de 12 V CC.

Esta es toda la protección que necesitas

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

D_Freewheel evita que la salida del inductor vaya más de 1v bajo tierra. Tiene que ser capaz de manejar toda la corriente que toma el motor. Incluso los diodos 'lentos' como 1N540x son suficientes, solo se apagan lentamente, se encienden lo suficientemente rápido para esta aplicación.

Notarás que lo dibujé directamente a través de las terminales del inductor. Esto tiene la intención de mostrar que estoy minimizando el área encerrada por el bucle inductor-diodo. Si conectó a tierra el diodo a cierta distancia de la tierra del motor, el exceso de inductancia compuesto por ese bucle aún puede causarle problemas.

D2 era completamente superfluo.

D1 es una precaución razonable de todos modos, las puertas FET son cosas frágiles.

Tengo cables largos que van desde la placa de circuito impreso hasta el motor, por lo que esto no es posible en mi caso.

Encontré una solución más adecuada para mi aplicación: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC33981.pdf

Eso debería funcionar ya que incluye una bomba de carga incorporada junto con la tapa de arranque para que pueda tener una operación de ciclo de trabajo del 100%.
Carga inductiva de conmutación lateral alta con MOSFET
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