O uso de um MOSFET para proteção de tensão reversa é muito direto.
Algumas de suas referências estão corretas, mas de baixa relevância e tendem a tornar o problema mais complexo do que é. Os principais requisitos (que você essencialmente já identificou) são
O MOSFET deve ter classificação Vds_max suficiente para a tensão máxima aplicada
Classificação do MOSFET Ids_max mais que suficiente
Rdson o mais baixo possível.
Vgs_max não excedido no circuito final.
Dissipação de energia, conforme instalada, capaz de manipular sensivelmente a energia operacional de I_operating ^ 2 x Rdson_actual
A dissipação de energia, conforme instalada, é capaz de lidar com ligar e desligar regiões de dissipação mais altas.
Portão acionado até o corte "rápido o suficiente" no circuito do mundo real.
(Na pior das hipóteses - aplique Vin corretamente e depois inverta-o instantaneamente. O corte é rápido o suficiente?)
Na prática, isso é facilmente alcançado na maioria dos casos.
Vin tem pouco efeito na dissipação operacional.
Rdson precisa ser classificado como pior caso passível de experiência na prática. Cerca de 2 x Rdson com as manchetes geralmente são seguros OU examine cuidadosamente as folhas de dados. Use classificações de pior caso - NÃO use classificações típicas.
A ativação pode ser lenta, se desejado, mas observe que a dissipação precisa ser permitida.
O desligamento sob polaridade reversa deve ser rápido para permitir a aplicação repentina de proteção.
O que é o Iin max?
Você não diz o que é I_in_max e isso faz muita diferença na prática.
Você citou:
"Se a tensão de drenagem para a fonte for zero, a corrente de drenagem também se tornará zero, independentemente da tensão entre a porta e a fonte. Esta região está no lado esquerdo do VGS - VGS (th) = linha de limite do VDS (VGS - VGS (th)> VDS> 0).
e
Mesmo se a corrente de drenagem for muito grande, nessa região a dissipação de energia é mantida minimizando o VDS (ligado) ".
Observe que esses são pensamentos relativamente independentes do escritor. O primeiro é essencialmente irrelevante para esta aplicação.
O segundo simplesmente diz que um baixo FET Rdson é uma boa idéia.
Você disse:
Essa configuração se enquadra na classificação VDS = 0? Isso parece uma suposição um tanto perigosa de se fazer em um ambiente barulhento (isso estará operando nas proximidades de vários tipos de motores), pois qualquer compensação de tensão entre o aterramento da fonte de entrada e o local pode causar o fluxo da corrente. Mesmo com essa possibilidade, não tenho certeza se preciso especificar minha corrente de carga máxima no ID da corrente de dreno. Daí resulta que eu também não preciso dissipar muita energia. Suponho que eu poderia atenuar o problema apertando o Zener VGS mais perto do VGS (th) para reduzir a corrente / tensão do dreno?
Muito pensamento :-).
Quando Vin estiver OK, ative o FET o mais rápido possível.
Agora Vds é o mais baixo possível e é definido por Ids ^ 2 x Rdson
Ids = sua corrente de circuito.
A 25C, o ambiente Rds começará no valor citado em 25C na folha de especificações e aumentará se / como o FET aquecer. Na maioria dos casos, o FET não aquece muito.
por exemplo, 1 20 miliOhm FET a 1 amp fornece aquecimento de 20 mW. O aumento da temperatura é muito baixo em qualquer pacote sensato com dissipação de calor mínima. Em 10A, a dissipação = 10 ^ 2 x 0,020 = 2 Watts. Isso precisará de um pacote DPAk ou TO220 ou SOT89 ou melhor e um dissipador de calor sensível. A temperatura da matriz pode estar na faixa de 50 a 100 ° C e o Rdson aumentará acima do valor nominal de 25 ° C. Na pior das hipóteses, você pode obter, digamos, 40 milliOhm e 4 Watts. Isso ainda é fácil de projetar.
Adicionado: usando o 6A max que você forneceu posteriormente.
PFet = I ^ 2.R. R = P / i ^ 2.
Para uma dissipação máxima de 1 Watt, você deseja Rdson = P / i ^ 2 = 1/36 ~ = 25 miliohm.
Muito facilmente alcançado.
A 10 miliohm P = I ^ 2.R = 36 x 0,01 = 0,36W.
A 360 mW, um TO220 estará quente, mas não quente, sem dissipador de calor, mas com bom fluxo de ar. Um traço do dissipador de calor da bandeira o manterá feliz.
A seguir, estão todos abaixo de US $ 1,40 / 1 e em estoque na Digikey.
LFPACK 60V 90A 6,4 milliohm !!!!!!!!!!!
TO252 70V 90A 8 milliohm
TO220 60V 50A 8,1 milhões de hm
Você disse:
Suponho que eu poderia atenuar o problema apertando o Zener VGS mais perto do VGS (th) para reduzir a corrente / tensão do dreno?
Não!
Melhor guardado para o final :-).
Este é exatamente o oposto do que é necessário.
Seu protetor precisa ter um impacto mínimo no circuito controlado.
O exposto acima tem um impacto mjaximum e aumenta a dissipação do protetor sobre o que pode ser alcançado usando um Rdson FET sensivelmente baixo e ativando-o com força.
