Cómo usar un MOSFET de canal N como interruptor lateral alto (conmutación no reductora)

Tengo una aplicación con algunas limitaciones para las que parece difícil encontrar una solución.

  1. corriente de carga superior a 10 A, por lo que se prefiere el MOSFET de canal N;

  2. el voltaje de trabajo es un poco alto, entre 50-80V;

  3. señal de control del interruptor lógico, sin capacidad de conducción mientras se espera una respuesta muy rápida;

  4. debido a alguna razón, se requiere un cambio de lado alto. Es decir, el MOSFET estará entre la fuente de alimentación y la carga. La carga no es inductiva como la del convertidor reductor.

He buscado en la web un controlador MOSFET de lado alto, pero todos tienen una aplicación de tipo buck, que viene con un condensador externo conectado a la fuente de MOSFET para cargar el riel de tierra. Lo cual no creo que funcione en mi aplicación donde no existe un riel de tierra después del encendido.

Encontré pocos controladores con bomba de carga incorporada, pero por debajo de 36V.

Conozco una solución alternativa que usa una batería y conecta el negativo de la batería a la fuente de MOSFET, pero esta no es una solución ya que no tengo forma de cargar la batería y, por lo tanto, debe reemplazarse regularmente.

MAXIM fabrica un Convertidor de Potencia aislado, utilizando un transformador.
Hay muchos MOSFET de canal P que felizmente conducirán una carga de 10A. El problema de usar un canal N como interruptor lateral alto es que necesita un voltaje de puerta más alto que el voltaje que está cambiando. Consulte esta pregunta Conmutación de CC con MOSFET: p-Channel o n-Channel; ¿Carga lateral baja o carga lateral alta? para una explicación completa.
Utilizo LED IR para conducir n-chans cuando necesito un Vgd más alto que el práctico...
@dandavis ¿Cómo harías eso? Sin más explicaciones, es poco probable que tu comentario ayude a alguien ;)
un LED blanco brillante que brilla directamente en un LED rojo hará que el LED rojo emita ~ 1.5v. conectarlos en serie agrega voltaje. Los LED planos alternos son muy fáciles de conectar en serie en un objetivo de luz compacto. Desvíe un purgador GS de 1-10 m para controlar los MOSFET.
@dandavis ¡Ah, interesante! Por supuesto, no es bueno para la conmutación de alta frecuencia, pero es una solución interesante si solo necesita encender y apagar una carga ocasionalmente.
Gracias a todos por responder ... me gustaría agregar más información de mi aplicación. Es un interruptor de protección contra sobrevoltaje que se apagará dentro de 200-400 ns cuando se produzca un sobrevoltaje. Mientras tanto, funciona como interruptor de carga controlado por MCU.

Respuestas (3)

Si la aplicación lo permite, puede usar una fuente de alimentación aislada (12 V o 15 V) para crear el voltaje del controlador de puerta y luego usar un optoacoplador para encender o apagar el MOSFET.

Podría usar un controlador MOSFET fotovoltaico (usualmente usado para SSR) Por ejemplo, el VOM1271: VOM1271

Use un interruptor lateral alto automotriz (contiene MOSFET y funciones de protección y diagnóstico del controlador), busque Infineon y ST, pero honestamente puede ser difícil encontrar uno que funcione a 80 V. Otro ejemplo: interruptores laterales altos inteligentes

Gracias por tu respuesta. VOM1271 parece una solución decente, solo que es demasiado lento en mi aplicación. Espero que se apague en unos pocos cientos de nanosegundos. es un interruptor de protección contra sobretensiones (con un comparador). Para el módulo de interruptor lateral alto, podría ser demasiado caro.
El encendido es lento, pero el apagado es relativamente rápido (consulte la figura 5 en la hoja de datos). Contiene un Jfet de apagado interno. en cuanto al precio, probablemente sea caro para tal aplicación

El nuevo LTC7001 permite esta funcionalidad, sin embargo, viene en un paquete molesto.

Usted dice que debido a que se van a cambiar 10A de corriente, se prefiere el canal N. No veo por qué. Hay bastantes MOSFET de canal P que pueden cumplir con sus requisitos, como muestra esta búsqueda en DigiKey .

Solo como ejemplo, tome el siguiente modelo, tomado de esa lista:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto, excepto asegurarse de estar dentro de la SOA de la pieza.
@Matt joven. hay algunas razones para preferir el canal n. 1. El canal n generalmente tiene una resistencia más baja que el canal P, ya que el interruptor siempre estará encendido durante el funcionamiento de la carga para disipar la potencia (y también la caída de voltaje) con una corriente de trabajo alta. 2. El canal p tiene menos opciones en el mercado que el canal n, generalmente más caro.
@Spark Ok, para n.2 (pero también debe sopesar el costo de su controlador de puerta mosfet de canal N de lado alto). Para el n.1, debe considerar su objetivo de diseño. ....
@Spark ... Si desea el Rds (encendido) absolutamente más bajo, necesitará el canal N, pero si un MOSFET de canal P determinado cumple con sus objetivos Y simplifica su diseño, podría estar mejor con este último. Por cierto, dado que estamos hablando de cambiar de aplicación, también puede conectar dispositivos en paralelo: no solo reduce el Rds (encendido) equivalente, sino que aumenta la capacidad de manejo actual y ayuda a distribuir la disipación de calor entre múltiples dispositivos, lo que a su vez podría hacer que su diseño térmico más fácil.
@Spark Ninguno de esos argumentos es muy bueno. Vas a tener que agregar complejidad para simplemente encender la cosa. Los centavos que haya ahorrado se volverán a agregar con creces.
Con 200 mΩ RDSon, disipará 20 W a 10 A. Eso es como tener medio soldador en tu tablero.
@jcoffland Ese MOSFET fue solo un ejemplo, no una opción optimizada. De todos modos, ese valor Rds(on) es un valor máximo. Si navega por la hoja de datos, verá que el valor típico a 10 A es de alrededor de 140 mohms para una unidad Vgs de -10 V. Eso hace que todavía sean 14 W, pero el OP no especificó qué tipo de aplicación de cambio busca. Si el ciclo de trabajo es pequeño, la potencia disipada promedio podría ser mucho menor.
Cómo usar un MOSFET de canal N como interruptor lateral alto (conmutación no reductora)
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