Limitación de corriente de entrada MOSFET de canal P

Tienes una especie de idea correcta:

Pero el condensador está en el lugar equivocado. Para el control de la velocidad de giro, debe estar entre el drenaje y la puerta, no entre la fuente y la puerta como lo muestra. Ponerlo entre el drenaje y la compuerta genera retroalimentación, de modo que cuando el drenaje sube rápidamente, apaga más el FET.

Solo una tapa entre el drenaje y la fuente puede ser suficiente. El tiempo se basa en algunos parámetros que generalmente se conocen mal, y la limitación de la pendiente no se activa hasta que la puerta se acerca a su voltaje de umbral.

Aquí hay un circuito de entrada de energía limitador de pendiente más sofisticado que he usado varias veces.

Este dispositivo se conecta al resto del sistema a través de dos líneas de bus CAN, tierra y alimentación de 24 V. Se puede conectar en caliente en cualquier momento. No se puede permitir que de repente extraiga un gran pulso de corriente cuando está enchufado.

CANPWR es la conexión directa al bus de alimentación de 24 V, y 24 V es la alimentación interna de 24 V en este dispositivo. El propósito de este circuito es hacer que los 24 V aumenten lo suficientemente lento como para limitar la corriente de irrupción a un nivel aceptable. Después de eso, debe salir del camino tanto como sea posible.

Una pendiente de voltaje creciente en 24 V provoca corriente a través de C2, que enciende Q3, que enciende Q1, que intenta apagar el controlador de compuerta a Q2, el elemento de paso de energía. Tenga en cuenta que esto se activa con menos de 1 V en 24V.

La retroalimentación de limitación de pendiente ocurre cuando hay suficiente voltaje en R4 para encender Q3. Calcule que es aproximadamente 1.5 V, considerando la caída en R5 requerida para encender Q1. Por lo tanto, el límite de pendiente es lo que se necesita para pasar (1,5 V)/(10 kΩ) = 150 µA a través de C2. (150 µA)/(1 µF) = 150 V/s. Por lo tanto, subir 24 V debería tomar alrededor de 150 ms. Recuerdo haber medido unos 100 ms de tiempo de subida con un osciloscopio, para que todo saliera bien.

Una vez que la red de 24 V ha aumentado, R3 mantiene encendido Q2 y D2 mantiene su voltaje de fuente de compuerta dentro del rango permitido.

Soluciones de baja tecnología:

• Monte el fusible DESPUÉS de la tapa de entrada. Agregue un límite de 100 nF en la entrada del regulador para garantizar su estabilidad.
• Reemplace el fusible con Polyswitch (que tendrá un tiempo de reacción más lento).
• Ponga el condensador en paralelo con el fusible

Mi solución preferida sería la primera o la segunda.

Solución de tecnología media:

Agregue una resistencia en serie con la tapa de entrada en paralelo con un diodo schottky. La resistencia ralentizará la carga del condensador y el diodo permitirá una descarga rápida si LDO necesita corriente. Una solución un poco rara...

Solución de alta tecnología: limitador de corriente mediante...

• un MOSFET de agotamiento como DN2540.
• interruptor de carga del lado alto de corriente limitada

Cualquier circuito de "supervisión" basado en lógica práctica no cabrá en el espacio que tiene disponible. Una simple resistencia NTC probablemente terminaría siendo demasiado grande también. Sin embargo, infórmese sobre ellos, tal vez haya uno pequeño que se ajuste a su propósito.

Si tuviera más espacio, usaría un limitador de corriente constante que corta la salida, algo así como PWM actual, hasta que se carga el límite. Use una resistencia de detección, un comparador y otro PFET antes de las tapas. Pero esto absolutamente no encajará en su circuito. PODRÍA diseñar el módulo que describí como un dispositivo en línea antes de que llegue al VIN de su circuito, desde la batería. Lo mismo ocurre con la resistencia NTC, podría ser algo antes de la PCB con su circuito mostrado.

La mejor solución discreta podría ser esta: una resistencia de potencia de 2 ohmios en serie antes de sus condensadores/FET definitivamente sigue siendo una opción. Si tiene un fusible de 125 mA, obviamente tiene una carga de energía muy baja en condiciones normales. Para tener en cuenta el margen de voltaje, en lugar de usar un diodo schottky, debe usar un PFET invertido (la fuente de drenaje sería opuesta a la configuración normal para un interruptor de lado alto), con la base conectada a tierra. Esta es una solución de V-forward extremadamente baja para la protección de polaridad inversa. 2 ohmios a su corriente de fusible nominal de 125 mA (una mala idea para operar tan cerca de la corriente de mantenimiento por cierto) solo le hará perder 250 mV, menos de lo que su Schottky iba a perder, y todavía tendrá mucho espacio para el cable y la caída de PFET. La resistencia de los PFET será del orden de 30-90 miliohmios si obtiene los buenos. Lo mejor que puede hacer es crear un prototipo del circuito y probarlo. ¡Una resistencia y un PFET invertido no deberían ocupar mucho espacio! en 4,5 mm x 4,5 mm, creo que podría colocar un paquete PFET SOT23 (o SC-70) y una resistencia de paquete 0805 de 0,25 W.

Un FET como este MTM231232LBF funcionaría muy bien, pero necesita una abrazadera de diodo zener en la puerta a tierra después del dispositivo. vea la imagen a continuación para ver un circuito de ejemplo, pero el voltaje Zener debe ser obviamente <10V para proteger la puerta. Un voltaje zener entre 5-7V funcionaría.

La combinación de zener y resistencia pueden ser los paquetes más pequeños que puedas encontrar. Difícilmente hacen nada excepto asegurarse de que su FET no salte.

Por lo tanto, una combinación de la resistencia en serie y una protección de polaridad basada en PFET para brindarle el margen de voltaje que necesita, ayudará a evitar la aparición de un cortocircuito de sus capacitores aguas abajo en la carga. El MOSFET en sí mismo tampoco se enciende instantáneamente, por lo que actúa como un limitador de corriente solo en su comportamiento de encendido no lineal.

Estoy tratando de hacer algo similar y esta Nota de aplicación tiene instrucciones bastante precisas sobre cómo diseñar su circuito y calcular los valores apropiados: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND9093-D.PDF

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tenga en cuenta que se hace referencia a AND9093 para los interruptores de carga, por lo que en su esquema, sin el Fet adicional que tira de la puerta a tierra, se encenderá instantáneamente y no controlará la corriente de entrada. Los valores que calcula de AND9093 deben estar muy cerca, pero debe agregar un límite adicional desde la fuente hasta la puerta para que, al encender, la puerta se levante un poco para permitir que la puerta adicional drene la capacitancia para mantener el Mosfet en el región lineal según sea necesario para mantener baja la corriente.

Pruebe este circuito a continuación que he usado en el pasado y funcionará según sea necesario. Simulalo y verás que también funciona muy bien. Asegúrese de utilizar los parámetros correctos de la hoja de datos Fet para obtener sus valores en el estadio de béisbol.

Sé que este es un elemento antiguo y mi respuesta no responde completamente a la pregunta del OP. Sin embargo, varias búsquedas diferentes de Google apuntaron a la limitación de corriente de irrupción apuntaron a este elemento, por lo que pensé en agregar mi resultado como respuesta para otros

Mientras buscaba una solución similar y ninguna de las anteriores satisfizo mis requisitos de tiempo (gran carga capacitiva -> tiempo límite de entrada prolongado).

Además, si se utilizan resistencias y condensadores pequeños (p. ej., 0402 o 0603), se debe limitar el espacio que exceda el tamaño del Mosfet.

Para cargas capacitivas enormes y requisitos de temporización más flexibles, esta es una solución más sofisticada, que es difícil de lograr solo con un circuito de capacitor Drain-Gate.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Los detalles sobre este circuito y cómo calcular los valores se dan aquí.