¿Protegería este circuito de sobretensiones?

El siguiente circuito puede proteger contra polaridad inversa, pero me gustaría saber si puede proporcionar protección contra sobrevoltaje para cualquier voltaje de más de 18 voltios.

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He elegido un diodo Zener con un voltaje de ruptura de 18 voltios para que cualquier voltaje superior a 18 voltios pueda fluir a través del Zener en dirección opuesta directamente a tierra.

El MOSFET de canal P tiene un Vds de -30 voltios y un Vgs de +-20 voltios. El diodo Zener tiene un voltaje de ruptura de 18 voltios.

Respuesta corta: No. Si desea protegerse contra sobretensiones, es importante definir lo que eso significa. Por ejemplo: ¿es protección contra sobretensiones (ejemplo: transitorio que excede su voltaje nominal por un breve período), ESD (potencialmente transitorio a corto plazo de 1000 de voltios, o simplemente conexión a la fuente de alimentación incorrecta). Las soluciones son diferentes para todos de estos.

Respuestas (3)

Un solo MOSFET puede proteger contra polaridad inversa o puede proteger contra sobretensión.

Debido al diodo del cuerpo, el MOSFET solo puede bloquear voltajes sobre una caída de diodo en una dirección. Puede conducir en ambas direcciones, pero solo bloquear en una. De la hoja de datos MOSFET :

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Solo para complementar la respuesta de Spehro. Podría haber simulado el comportamiento de ese circuito de inmediato, utilizando la herramienta de análisis de barrido DC de LTspice

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Como puede ver, el voltaje de salida es casi el mismo que el voltaje de entrada, por lo que ese circuito no proporciona limitación/protección.

Por supuesto, hay una diferencia con un circuito real: omitió especificar cualquier resistencia interna para la fuente de alimentación.

Esto es razonable si la carga consume una corriente que no provoca una caída de tensión relevante en esa resistencia interna, es decir, si la resistencia equivalente de la carga (incluido Zener+R1) es mucho mayor que Ri.

Si este no es el caso, verá alguna acción limitante, pero no realmente algo que merezca el nombre de protección contra sobretensiones.

Esto también se puede simular, agregando una .STEPdirectiva para ver qué sucede cuando cambia la resistencia interna Ri.

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cualquier voltaje superior a 18 voltios puede fluir a través del zener en dirección opuesta directamente a tierra.

Mmmm... no.

El zener no conduce directamente a GND. Hay una resistencia de 100 ohmios en serie con GND. Cualquier voltaje mayor que Vz aparecerá en R1 y el voltaje de salida (fuente M1) no se verá afectado. Según el voltaje de salida, la capacidad de corriente del voltaje de entrada y la clasificación de potencia R1, la resistencia podría fallar.