Reemplazo de relé mecánico para polarización mosfet

Esta pregunta se deriva de esta pregunta después de experimentar adicionalmente cómo evitar el sobreimpulso de encendido y apagado con o sin carga conectada a la fuente de alimentación. Con mi nivel actual de conocimiento, resuelvo este problema de manera efectiva utilizando el siguiente circuito (consulte la sección de marco "discontinua"):

Esquemático

Es muy simple: LM555 se utiliza para el retardo de encendido hasta que se estabiliza el suministro de polarización (+/-15 para lógica CC y CV) como se muestra a continuación (Vout=amarillo, +15V=magenta, -15V=azul).

Condición de encendido

Cuando se apaga la alimentación, el relé se desmagnetiza mientras aún está presente una polarización válida (+/-15 V) y se realiza un corte limpio conectando la compuerta a tierra y no hay sobreimpulso en el modo CV. Eso es muy bien visible en la siguiente imagen:

Condición de apagado

Hasta ahora, todo bien. Mi pregunta es: dado que esta solución con relé es demasiado "mecánica", ¿hay un reemplazo para dicha funcionalidad?

Pasé un tiempo experimentando con MOSFET y BJT como interruptor, pero el problema es que estamos trabajando aquí con situaciones marginales en las que la energía para el interruptor también entra y desaparece. Encontré una solución viable para el caso de encendido, pero "conectar a tierra" la compuerta Q1 en caso de que se apague para inhibir cualquier voltaje de control residual, lo que hace que aparezca DCIN no deseado (no controlado) en OUT + está más allá de mi experiencia.

EDITAR 2015-02-26: Pasé un tiempo para usar diferentes tipos de suministro de polarización con la secuencia de alimentación adecuada. Eso hizo que esta pregunta y otra de la que se deriva ya no sean relevantes. La solución utilizada se menciona aquí y aquí .

Podría usar un relé de estado sólido como reemplazo; son caros, pero son básicamente un triac optoacoplado.

Respuestas (2)

Opción 2: Reemplace el circuito analógico con un microcontrolador

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Sin entrada externa, el R1 desplegable aplica firmemente tierra a Vgate a través de Q2.

(Existente) R2 es grande ya que la puerta FET no necesita una gran corriente.

R3 es la protección actual para el LED dentro del opto. Una resistencia de 380 ohmios con una caída de 1,2 V en el LED produce unos 10 mA.

Cuando uC_PowerEnable se vuelve alto, la puerta de Q2 está polarizada en DCIN, lo que permite que aumente Vgate.

El condensador recomendado en los pines de la fuente de alimentación ATTiny se puede aumentar para garantizar que el Tiny sea lo último que se apague. Sin señal del uC, R1 reanuda su función original de conexión a tierra 'permanentemente' de Vgate. En esta configuración, el uC puede apagar Vout por cualquier razón y puede reprogramarse, en lugar de rediseñarse y/o volverse a soldar.

SetPin(uC_PowerEnable, VinPlus15Good && VinMinus15Good); //Shut down if either input rail fails
Probado con BC640 y aplicando 0 o +5V a la entrada uC_PowerEnable . Con 0V Vout+ (Q1 Source pin) va a 0V lo que es bueno, pero con +5V también baja a +2.3V.
Esquema revisado usando opto para simplificar el diseño de doble voltaje. Si tiene DGND y AGND separados, debe conectar a tierra el LED a DGND.
De hecho, uC_PowerEnable podría conectarse al lado de entrada de R2. R3 necesitaría aumentar su tamaño para proteger el LED del aumento de voltaje. Voy a reemplazar mi esquema de opción 1 para reflejar eso.
Supongo que se agregó el R1 existente para proteger el IRF. Dado que los FET responden al voltaje en lugar de a la corriente, considere conectar mi circuito (@Vgate) al lado GATE del R1 existente en lugar del lado ZD1. Eso debería hacer que el Q2 propuesto sea más fácil para conectar a tierra cualquier voltaje que regrese a través de ZD1. La puerta llegará fácilmente a 0 V, independientemente de la carga, ya que R1 ayudará a compensar parte de la diferencia. Es posible que necesite o no aumentar el tamaño del R1 existente después de moverlo.

Opción 1) Seguir siendo analógico

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Con DCIN aplicado, el optoaislador se activa y conduce DCIN a la puerta de Q2, apagándola y permitiendo que Vgate se eleve.

Cuando DCIN está desconectado, los optobloques y R6 polarizan Q2 en conducción, por lo tanto, conectan a tierra Vgate.

R9 debe dimensionarse para reducir el voltaje que no cae en el LED y limitar la corriente del LED a aproximadamente 10 mA.

ZD1 es para proteger el LED de accidentes.

Gracias Por favor, hágame saber dónde se supone que debe conectar Vfet. Si es drenaje Q1, entonces D1 y D3 tienen que ser uno grande que maneje un mínimo de 3A a 55V.
Hm, eso no parece prometedor. Digamos que uso Schottky con una caída de 0,5 V en 3 A, lo que significa 3 W adicionales de disipación (2 x 0,5 x 3).
Oh, de hecho, dado que en este modo de operación, la disipación en Q1 estará limitada a MCU al máximo. 20W. Mi intención es usar un disipador de calor finito sin ventilador como generador de ruido :). Una de las limitaciones es el espacio físico en ese disipador de calor para colocar dos adicionales, digamos TO220 schottky o necesito introducir uno nuevo más pequeño para manejar esos 3-4W.
Correcto, pero tenga en cuenta que el mismo circuito está diseñado para usarse con el prerregulador SMPS cuando el 3A completo tiene que fluir a través de D3 y D1. Por la misma simplicidad, el prerregulador se eliminó en la imagen que acompaña a esta pregunta, pero es visible en la pregunta relacionada: electronics.stackexchange.com/questions/139361/…
Con respecto a ATTiny: ese es un buen punto, pero uno de los objetivos es que la fuente de alimentación debería funcionar con y sin MCU :) El "bypass" del regulador previo (con limitación de disipación de 20 W) será solo una característica de la versión MCU.
Desde que revisé el esquema original tan drásticamente, eliminé mis comentarios al respecto. El nuevo esquema es mucho más simple.
Supongo que se agregó el R1 existente para proteger el IRF. Dado que los FET responden al voltaje en lugar de a la corriente, considere conectar mi circuito (@Vgate) al lado GATE del R1 existente en lugar del lado ZD1. Eso debería hacer que el Q2 propuesto sea más fácil para conectar a tierra cualquier voltaje que regrese a través de ZD1. La puerta llegará fácilmente a 0 V, independientemente de la carga, ya que R1 ayudará a compensar parte de la diferencia. Es posible que necesite o no aumentar el tamaño del R1 existente después de moverlo.
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