MOSFET en protección de polaridad inversa

Tengo un circuito de protección de polaridad inversa para la fuente de alimentación:

Circuito de protección contra polaridad inversa

El MOSFET utilizado tiene una V GS máxima de 10 V, por eso hay un diodo Zener de 7,5 V.

Pero, ¿qué pasa si conecto, digamos, 12 V? No entiendo completamente cómo funciona este diodo Zener.

  • Comenzará a conducir a partir de 7,5 V.
  • Entonces, a partir de 12 V, "conducirá 4.5 V" a la puerta.
  • Entonces, el voltaje en la puerta en relación con el suelo será de +4.5 V.
  • Pero el voltaje en la puerta con respecto a la fuente (VGS ) será de -7,5 V (4,5 V - 12 V).
  • Este MOSFET necesita alrededor de -2 V para comenzar a conducir. Obtiene -7.5 V, ¿es por eso que funciona?

¿Estoy en lo correcto con esto? ¿Entiendo esto correctamente?

Respuestas (2)

Si de repente conecta +12 a la entrada, la fuente subirá inmediatamente a +11,3 más o menos debido a la conducción del diodo del cuerpo.

La puerta cargará hacia -11.3V con respecto a la fuente a través de R?. Cuando la puerta alcance el voltaje de umbral, el canal MOSFET comenzará a conducir, y cuando el voltaje de la fuente de la puerta alcance unos pocos voltios, el canal MOSFET conducirá casi toda la corriente, el voltaje de salida estará cerca de +12V. Continúa cargándose hasta que alcanza alrededor de -7,5 V, momento en el cual el diodo Zener comienza a desviar una corriente significativa lejos de la puerta.

En estado estacionario con 12 V en la compuerta se encuentra a -7,5 V con respecto a la fuente, y el MOSFET conduce felizmente en la dirección inversa a la normal.

Editar: con respecto a la protección de la puerta Zener, me gustaría injertar un comentario a continuación en esta respuesta

Puede reemplazar la resistencia zener + con una conexión directa si está seguro de que no hay transitorios. O con una resistencia si la puerta ya está adecuadamente protegida internamente. O un separador en condiciones similares. Existe una vulnerabilidad cada vez que se usa una resistencia en el caso patológico en el que el suministro se invierte repentinamente (o, menos patológicamente, se conecta a CA) porque la carga de la compuerta MOSFET puede no tener suficiente tiempo para purgarse y el circuito aguas abajo obtendrá un desagradable pulso en polaridad inversa.

Bueno, ese es el análisis del circuito. Pero la razón por la que creo es que el voltaje de la puerta de la fuente no debe ir más allá de un cierto valor (de lo contrario, el transistor se dañaría); el Zener asegura que 7.5V es la diferencia máxima de Vgs, mientras que "R?" hace que el voltaje de la puerta sea lo más bajo posible (que es <7.5V). En su lugar, podría reemplazar el zener con una resistencia simple si su rango de voltaje/presupuesto lo permite, según las características del FET.
Pregunta secundaria: ¿se puede usar este circuito también en lugar del diodo Schottky cuando se conectan pocas fuentes de alimentación en una sola?
@GuillermoPrandi Sí, ese es el propósito del Zener. Puede reemplazar la resistencia zener + con una conexión directa si está seguro de que no hay transitorios. O con una resistencia si la puerta ya está adecuadamente protegida internamente. O un separador en condiciones similares. Existe una vulnerabilidad cada vez que se usa una resistencia en el caso patológico en el que el suministro se invierte repentinamente (o, menos patológicamente, se conecta a CA) porque la carga de la compuerta MOSFET puede no tener suficiente tiempo para purgarse y el circuito aguas abajo obtendrá un desagradable pulso en polaridad inversa.
@zupazt3 No evitará que la corriente fluya en reversa (en realidad sería hacia adelante desde la perspectiva del MOSFET). Hay circuitos que harán lo que usted sugiere, pero son bastante complejos: LTC fabrica algunos circuitos integrados (no baratos) que encapsulan el circuito.
@SpehroPefhany No había pensado en el problema de carga de CA/puerta. ¡Buen consejo!
@SpehroPefhany En estado estacionario, el p-mosfet conduce en la dirección inversa (fuente conectada a la carga) en comparación con la forma en que se usan regularmente los p-mosfet (fuente conectada al suministro). ¿Esto no daña el mosfet?
@DanielK. No, está perfectamente bien. Pueden conducir en cualquier dirección.

Bueno, cuando se conecta a la inversa, TODAVÍA tendría la corriente de fuga inversa que fluye por el diodo del cuerpo Mosfet, con suerte muy pequeña. Alguien sugirió que la corriente inversa (a 24 v) a través de un SS34 o algo similar Shottky podría ser de 12 mA, reconociendo que esperaban leer el gráfico correctamente. Sospecho que hay un error aquí, ya que a 25 grados C para un SS14 (1A, 40v) el El gráfico (logarítmico) sugiere más cerca de 0,05 mA a 24v: 12 mA parece enorme. Se eleva a medida que aumenta la temperatura.

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