TVS/Zener bidireccional para protección de puerta N-MOSFET

Estoy usando un MOSFET para leer una onda cuadrada, que generalmente oscila entre -1 y 16 V. Sin embargo, en ocasiones, la señal puede alcanzar valores de -30 a 45 V. Mi configuración actual usa un MOSFET STN3N45K3 protegido por Zener ( máx . Vgs +/- 30 V). El circuito se muestra a continuación. Tenga en cuenta que la RPM_DIseñal está conectada a una entrada de microcontrolador, que se eleva a 3V3 a través de una resistencia de 1K. La señal del controlador de entrada pasa por el pin 3 en P20. Tenga en cuenta también que D15es el diodo TVS que planeo instalar.

esquemático

Mis preguntas son:

  1. ¿Sería buena idea agregar un diodo TVS (en la posición de D15), con un Vcl < 30 V, de manera que estoy protegiendo el MOSFET (adicional al Zener incluido)?
  2. Si es así, ¿podría dañarse el diodo TVS debido a los voltajes más altos? Tenga en cuenta que cuando la señal alcanza -30 a 45 V, estos no son voltajes transitorios, sino que la onda cuadrada permanecerá en estos voltajes de forma permanente. Sin embargo, no espero grandes corrientes.
  3. ¿Se debe colocar el diodo TVS antes o después de la resistencia de puerta ( R22)? Si se coloca después, entiendo que la resistencia limitaría la corriente a través del diodo. Si se coloca antes (como en el esquema actual anterior), no estoy seguro de cuál sería la corriente a través del diodo (?)

Supongo que mi pregunta es algo similar a lo que se preguntó aquí: Mosfet Gate-Source Zener . En cuanto a esta otra pregunta, preguntaría: ¿ Se podría dañar el Zener después de la aplicación continua de la señal de 30 V? ¿Depende esto de la potencia disipada por el Zener? Si es así, ¿cómo calcularía la potencia?

Si alguien puede ayudar, ¡lo agradecería!

¿Dónde/por qué se produce esta sobretensión? ¿Inductancia de línea o de prueba de tierra? No está claro cuánta energía hay en este pulso. ¿Puede obtener una línea plana si sondea tierra? ¿Es flyback a través de la capacitancia de Miller? Luego, reduzca R22 para que coincida con la resistencia de la puerta FET, Rg
La señal que ingresa a través del pin 3 P20es una onda cuadrada proveniente de un alternador de motor, que se usa para calcular las RPM del motor. Esa señal suele ser de -1 a 16 V, pero hemos visto señales con amplitudes de -30 a 45 V. Esa es la "sobretensión". Todavía deseamos poder leer esas señales, pero dado que superan los Vg máximos del FET, estaba pensando en agregar el diodo TVS para protección (o sujeción). Con esto en mente, ¿ayudaría el diodo TVS? ¿Alguna sugerencia que puedas hacer con respecto a las 3 preguntas formuladas en la publicación?
No muestra una carga, pero sospecho que es solo un pullup de 10k a Vdd. Creo que es mejor usar un transistor con un divisor de voltaje para Ib = 5mA max Zener y encenderlo a un mínimo (RPM), digamos 2 a 5V con 0.6 = Vbe y suponga que Ic / Ib = 10. No hay necesidad de alta corriente. También puede usar un 1 disparo y promediar el voltaje como un tacómetro a menos que no desee RPM de latencia
Sí, la carga es solo un pullup a Vdd a través de una resistencia de 1k. Bueno, creo que la razón por la que también me gustaría usar algo como un TVS en lugar de un divisor de voltaje es porque, dado que esta es una señal proveniente de un alternador que no puedo controlar, puede contener (de vez en cuando) voltaje no deseado picos (posiblemente más altos que los 45 V que he visto en las señales "estándar"). Así que me gustaría cortar cualquier voltaje/corriente grande que pueda dañar mi FET. Además, disculpe por preguntar, pero ¿por qué se refiere a Ic e Ib cuando es un MOSFET y no un BJT? Puede ser que me falte conocimiento.
Porque sugerí que no necesita un FET o un TVS, solo un BJT, 2R y un Zener

Respuestas (1)

Mueva el TVS etiquetado como D15 después de la resistencia R22.

De esta manera, la protección se vuelve realmente efectiva.

Asegúrese de que R22 pueda soportar 50 VCC. Por ejemplo, un paquete 0805 servirá.

Gracias. Pregunta rápida: el MOSFET actual tiene una protección Zener incluida con Vbr = +/- 30 V. Entonces, al agregar el TVS, ¿debería seleccionar uno con un |Vcl| < 30 V? ¿O podría ir más alto?
El dispositivo TVS externo es mucho más efectivo que el interno del MOSFET. Elija un televisor que tenga un voltaje de ruptura más bajo que el del MOSFET. Seleccionaría un diodo TVS bidireccional de 24 voltios.
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