MOSFET de canal P con protección contra polaridad inversa

1. Pregunta principal: no tengo ni idea de qué está haciendo el condensador aquí. ¿Para qué sirve y cómo elijo su valor?

El capacitor es para asegurar que el circuito funcione bien cuando hay un cambio rápido en la polaridad del voltaje de entrada. Descargará la capacitancia de la fuente de la puerta muy rápido, apagando el mosfet lo más rápido posible.

En la imagen de arriba, puede ver que sin el capacitor C1, el mosfet sigue conduciendo porque Vgs = V (carga, puerta)> Vth por un corto tiempo. Compruebe también I(R2) que se convierte en aproximadamente menos 150 mA.

Con respecto al condensador:
el condensador provocará una corriente de entrada cuando se aplique un voltaje de entrada. Se debe tener cuidado si el mosfet y el diodo zener pueden manejar esta corriente máxima.
Si (el valor de) el condensador es demasiado grande, esta corriente de irrupción puede estar presente durante demasiado tiempo y, finalmente, quemar el mosfet y/o el diodo zener.
Si es demasiado pequeño, es posible que no descargue la capacitancia de la puerta lo suficientemente rápido, ya que C es proporcional a esta corriente ( i = C du / dt ).

2. ¿Cómo elegir el valor de R? ¿Solo tomo la corriente máxima que puede manejar el diodo Zener?

El valor de R puede elegirse en función del voltaje de entrada, el voltaje zener y la corriente zener (prueba) que se utiliza para definir la desviación del voltaje zener. (Las hojas de datos generalmente indican el voltaje zener mínimo y máximo para una corriente (de prueba) dada.

$$R = \frac{ V_{in}-V{zener} }{ Iz }$$ Para zeners de bajo voltaje, esta corriente de prueba suele ser de 5 mA. Puede optar por reducir la corriente zener para reducir la disipación de energía, a expensas de alcanzar el voltaje zener nominal.

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Es difícil meterse definitivamente en la cabeza del diseñador, pero sospecho que es para superar la capacitancia del Zener y encender más rápido. Si imagina un pequeño capacitor en el lugar del Zener, trabajaría junto con la resistencia para hacer que la salida aumente a una velocidad constante hasta el voltaje máximo. Si se necesitan tiempos de encendido más rápidos, el capacitor a tierra puede abrumar la capacitancia Zener y proporcionar un encendido rápido.

Los Zeners tienen curvas características; no tiene que conducirlos a la corriente Zener completa, pero debe elegir una corriente de accionamiento que proporcione una caída de voltaje confiable en sus condiciones ambientales. Esa corriente se regula con la resistencia.