¿Los MOSFET de potencia protegida necesitan diodos de retorno?

Abrí una hoja de datos de piezas de 60 V de Infineon BTS 117 .

En la página 4 de la hoja de datos, hay una sección sobre Funciones de protección, que indica una sola descarga de energía que puede tomar la pieza (dependiendo de la temperatura, por supuesto). La nota al pie 2 dice que las funciones de protección no son para operación repetitiva . Esta es una declaración clara de que no debe usar esta parte sin un diodo flyback.

Más adelante en el documento, puede encontrar el esquema del circuito de protección: diodo zener desde el drenaje hasta la puerta. Esto protegerá la pieza, pero está mucho más estresada de lo que lo estaría el diodo flyback, además, el controlador de compuerta en el interior necesita absorber la corriente sujeta.

Dependiendo de su aplicación, es posible que pueda o no salirse con la suya sin el diodo flyback. Sin conocer los detalles, diré que use el diodo flyback.

Además, escuche las reglas generales, pero no siempre las preste atención. Existen por buenas razones, pero conozca las razones para determinar si se aplican a usted.

Probablemente no se necesite protección adicional en muchos casos. Agregar más rara vez duele.

SI la nota de aplicación de OnSemi que cita es aplicable al dispositivo Infineon que cita (YMMV) y si el dispositivo tiene los mismos criterios de diseño, entonces la información en las páginas 8 y 9 de la nota de aplicación le brinda una garantía significativa de que puede abusar de la dispositivo inmensamente sin daños - el límite es (dicen) ser el calentamiento del troquel 'de la manera normal'. En los dispositivos OnSemi, la protección activa se logra al encender el interruptor principal cuando se acercan las condiciones de avalancha, pero no se alcanzan. Esto da como resultado la disipación de energía en el interruptor de una manera controlada (aparentemente lo suficientemente bien). Nuevamente, YMMV con un dispositivo no cubierto por la nota de aplicación.

Traducción: el dispositivo hace un muy buen trabajo al protegerse contra cualquier cosa medianamente sensata que le arrojes. HAY límites: el diseño térmico en la situación en cuestión es un requisito importante.

FWIW: Usé dispositivos similares hace más de 20 años.
Me preguntaba acerca de su respuesta a fallas de corriente muy alta.
Conecté uno a través de una batería de automóvil con cables cortos y gruesos y lo operé repetidamente. ¡No hay problemas! Funcionó perfectamente posteriormente en uso normal. Impresionante.

AND8202/D: MOSFET autoprotegido de lado bajo

Ellos dicen:

"Las topologías de lado bajo totalmente protegidas incorporan todas las características de ClampFET y agregan limitación de corriente y circuitos de apagado por sobrecalentamiento. Todas las topologías impulsan cualquier tipo de carga resistiva o inductiva, como solenoides, bobinas de calentador y bombillas de filamento, limitadas solo por la capacidad térmica y de corriente del dispositivo. ...

Hay un modo de operación sin fallas donde la protección contra sobretemperatura no está activa y es posible que falle el dispositivo. Al apagar una carga inductiva, el dispositivo debe absorber la energía almacenada en el inductor de carga, igual a 1/2 (Li2). Para los MOSFET estándar, este modo de operación se conoce como conmutación inductiva sin sujeción (UIS). ...

Este modo de falla es el mismo para la familia de productos de lado bajo HDPlus, excepto que estos productos utilizan una técnica de autosujeción activa desde la compuerta hasta el drenaje para sujetar el voltaje de drenaje por debajo del voltaje de ruptura de avalancha del dispositivo. La sujeción activa se explicará en la siguiente sección, pero esencialmente esta técnica, cuando se usa mientras se apaga una carga inductiva, se conoce como conmutación inductiva de sujeción automática (SCIS). La técnica SCIS permite que un dispositivo absorba más energía que un dispositivo comparable sin puerta activa para sujetar el drenaje. Sin embargo, existe un límite en la cantidad de energía que puede absorber la pieza, nuevamente limitado por cuándo la temperatura de la unión excede la temperatura intrínseca del silicio. El punto a tener en cuenta es que durante el evento SCIS, el voltaje de la puerta está, por definición, en el potencial de tierra. Por lo tanto, el circuito de control del dispositivo no está polarizado y, por lo tanto, el circuito de límite de sobretemperatura no funciona. Se debe observar la calificación energética máxima para cada dispositivo al cambiar cargas inductivas o es posible que se produzca una falla en el dispositivo debido a que la temperatura de la unión del troquel supera la temperatura intrínseca. Además, incluso si se observa la clasificación de energía máxima, se debe permitir suficiente tiempo entre los pulsos de SCIS para que la temperatura de la unión pueda volver a enfriarse hasta la temperatura inicial de la unión inicial. De lo contrario, la temperatura de la unión puede aumentar después de cada ciclo SCIS, alcanzando eventualmente la temperatura de falla intrínseca". Se debe observar la calificación energética máxima para cada dispositivo al cambiar cargas inductivas o es posible que se produzca una falla en el dispositivo debido a que la temperatura de la unión del troquel excede la temperatura intrínseca. Además, incluso si se observa la clasificación de energía máxima, se debe permitir suficiente tiempo entre los pulsos de SCIS para que la temperatura de la unión pueda volver a enfriarse hasta la temperatura inicial de la unión inicial. De lo contrario, la temperatura de la unión puede aumentar después de cada ciclo SCIS, alcanzando eventualmente la temperatura de falla intrínseca". Se debe observar la calificación energética máxima para cada dispositivo al cambiar cargas inductivas o es posible que se produzca una falla en el dispositivo debido a que la temperatura de la unión del troquel excede la temperatura intrínseca. Además, incluso si se observa la clasificación de energía máxima, se debe permitir suficiente tiempo entre los pulsos de SCIS para que la temperatura de la unión pueda volver a enfriarse hasta la temperatura inicial de la unión inicial. De lo contrario, la temperatura de la unión puede aumentar después de cada ciclo SCIS, alcanzando eventualmente la temperatura de falla intrínseca". se debe permitir suficiente tiempo entre los pulsos SCIS para que la temperatura de la unión pueda enfriarse de nuevo a la temperatura inicial de la unión inicial. De lo contrario, la temperatura de la unión puede aumentar después de cada ciclo SCIS, alcanzando eventualmente la temperatura de falla intrínseca". se debe permitir suficiente tiempo entre los pulsos SCIS para que la temperatura de la unión pueda enfriarse de nuevo a la temperatura inicial de la unión inicial. De lo contrario, la temperatura de la unión puede aumentar después de cada ciclo SCIS, alcanzando eventualmente la temperatura de falla intrínseca".

La "protección" en el nombre del dispositivo del que tiene un diagrama no significa protegido de todo. Tenga en cuenta la evidente falta de un bloque de protección de voltaje en cualquier lugar. Solo se refiere a las protecciones contra sobrecorriente y sobrecalentamiento, no sobrevoltaje inductivo o sobrevoltaje en el MOSFET en general. Marketing.

Los interruptores están invirtiendo de puerta a drenaje en relación con la fuente común.

Los diodos del cuerpo FET tienen polarización inversa en el funcionamiento normal.
Cuando se apaga una carga inductiva, el voltaje de drenaje siempre cambia en una dirección tal que el diodo del cuerpo permanece polarizado inversamente, por lo que no puede protegerse sin un diodo de retorno . Esto es consistente tanto para Pch como para Nch.

La protección contra sobretensiones colocada es solo un Zener de Drenaje a Puerta de capacidad limitada.

Protegería para un interruptor Source Follower de una carga inductiva, pero ese modo rara vez es práctico.