Selección NMOS FET para protección contra polaridad inversa

El uso de un MOSFET para la protección contra voltaje inverso es muy sencillo.
Algunas de sus referencias son correctas pero de poca relevancia y tienden a hacer que el problema parezca más complejo de lo que es. Los requisitos clave (que esencialmente ya ha identificado) son

• MOSFET debe tener suficiente clasificación Vds_max para el voltaje máximo aplicado

• Calificación MOSFET Ids_max más que suficiente

• Rdson tan bajo como sea posible.

• Vgs_max no superado en circuito final.

• Disipación de energía instalada capaz de manejar con sensatez la energía operativa de I_operating^2 x Rdson_actual

• Disipación de energía instalada capaz de manejar regiones de mayor disipación de encendido y apagado.

• Puerta impulsada al corte "lo suficientemente rápido" en el circuito del mundo real.
  (En el peor de los casos: aplique Vin correctamente y luego invierta Vin instantáneamente. ¿Es el corte lo suficientemente rápido?)

En la práctica, esto se logra fácilmente en la mayoría de los casos.
Vin tiene poco efecto sobre la disipación operativa.
Rdson debe ser calificado para el peor de los casos susceptible de experimentarse en la práctica. Aproximadamente 2 x Rdson encabezados por lo general son seguros O examine las hojas de datos cuidadosamente. Use las clasificaciones del peor de los casos: NO use las clasificaciones típicas.

El encendido puede ser lento si lo desea, pero tenga en cuenta que se debe permitir la disipación.
El apagado bajo polaridad inversa debe ser rápido para permitir la aplicación repentina de protección.

¿Qué es Iinmax?
No dice qué es I_in_max y esto hace una gran diferencia en la práctica.

Usted citó:

"Si el voltaje de drenaje a fuente es cero, la corriente de drenaje también se vuelve cero independientemente del voltaje de puerta a fuente. Esta región está en el lado izquierdo de la línea límite VGS– VGS (th) = VDS (VGS – VGS (th) > VDS > 0).

y

Incluso si la corriente de drenaje es muy grande, en esta región la disipación de energía se mantiene minimizando VDS (encendido)".

Tenga en cuenta que estos son pensamientos relativamente independientes del escritor. El primero es esencialmente irrelevante para esta aplicación.
El segundo simplemente dice que un FET de Rdson bajo es una buena idea.

Usted dijo:

¿Esta configuración se incluye en la clasificación VDS = 0? Parece una suposición un tanto peligrosa para hacer en un entorno ruidoso (esto operará cerca de varios tipos de motores), ya que cualquier compensación de voltaje entre la conexión a tierra del suministro de entrada y la conexión a tierra local podría causar un flujo de corriente. Incluso con esa posibilidad, no estoy seguro de que necesite especificar mi corriente de carga máxima en la ID de corriente de drenaje. Entonces se seguiría que tampoco necesito disipar mucha energía. Supongo que podría mitigar el problema si Zener sujeta VGS más cerca de VGS (th) para reducir la corriente/voltaje de drenaje.

Pensar demasiado :-).

Cuando Vin esté bien, encienda FET lo antes posible.
Ahora Vds es lo más bajo posible y está establecido por Ids ^ 2 x Rdson
Ids = la corriente de su circuito.
A una temperatura ambiente de 25 °C, Rds comenzará en el valor citado a 25 °C en la hoja de especificaciones y aumentará si/a medida que FET se calienta. En la mayoría de los casos, FET no se calentará mucho.
por ejemplo, 1 FET de 20 miliohmios a 1 amperio proporciona un calentamiento de 20 mW. El aumento de temperatura es muy bajo en cualquier paquete sensible con disipación de calor mínima. A 10A la disipación = 10^2 x 0.020 = 2 Watts. Esto necesitará un paquete DPAk o TO220 o SOT89 o mejor y un disipador de calor sensible. La temperatura del troquel puede estar en el rango de 50-100C y Rdson aumentará sobre el valor nominal de 25C. En el peor de los casos, puede obtener, digamos, 40 miliohmios y 4 vatios. Eso todavía es bastante fácil de diseñar.

Agregado: Usando el máximo de 6A que proporcionó posteriormente.
PFet = I^2.R. R = P/i^2.
Para una disipación máxima de 1 vatio, desea Rdson = P/i^2 = 1/36 ~= 25 miliohmios.
Muy fácil de conseguir.
A 10 miliohmios P ​​= I^2.R = 36 x 0,01 = 0,36W.
A 360 mW, un TO220 estará tibio pero no caliente sin disipador de calor pero con buen flujo de aire. Un rastro de disipador de calor de bandera lo mantendrá feliz.

Los siguientes están todos por menos de $1.40/1 y en stock en Digikey.

LFPACK 60V 90A 6,4 miliohmios !!!!!!!!!!!

TO252 70V 90A 8 miliohmios

TO220 60V 50A 8,1 miliohmios

Usted dijo:

Supongo que podría mitigar el problema si Zener sujeta VGS más cerca de VGS (th) para reducir la corriente/voltaje de drenaje.

¡No!
Mejor guardado para el final :-).
Esto es exactamente lo contrario de lo que se requiere.
Su protector debe tener un impacto mínimo en el circuito controlado.
Lo anterior tiene un impacto mjaximum y aumenta la disipación en el protector sobre lo que se puede lograr usando un FET Rdson sensiblemente bajo y encendiéndolo con fuerza.