Tienes dos interruptores aquí. Q1 y M1.
Cuando su señal de control es 0, Q1 está apagado. Esto significa que no hay corriente fluyendo a través del colector de Q lo que significa que no hay corriente fluyendo a través de toda esa rama (R3, y D1). Esto significa que el voltaje en la puerta de M1 es el mismo voltaje que su carril de 24V. Un PMOS conmuta cuando VGS < Vgs(umbral). Para el IRF9530, comienza a encenderse a -2V. Así que M1 está apagado ya que, Vgs = 0. (La puerta es 24V, y la fuente es 24V).
Cuando tu señal de control llega a 3.3V, enciende Q1, y ahora tienes corriente fluyendo a través de R3 y D1. D1 es un zener, y fijará el voltaje en la puerta a 5,1V. Así que ahora tienes el voltaje de la fuente a 24V, y el voltaje de la puerta a 5,1. Vgs = 5.1 - 24 = -18.9V. Esto es suficiente para encender M1, ahora tienes 24V pasando a través del mosfet y a tu carga.
La hoja de datos de M1 dice que el voltaje máximo absoluto en la puerta es de +/-20V, así que estás dentro de las especificaciones, pero muy cerca. Si usted aumenta su zener, de tal manera que Vgs no está tan cerca de su umbral inferior que le mantendrá lejos de ser tan cerca del límite de -20V. Necesitas estar entre -4V y -20, así que tal vez si apuntas a -10 y -15 en su lugar, te pondrá en una región más segura.
Algunas notas adicionales. La hoja de datos del zener, parece tener un Izt de unos 50mA. La corriente a través del zener cuando Q1 conmuta es de 4mA. No puedo ver lo que la corriente de rodilla del zener es, pero esto puede no ser suficiente para el zener, o se pone justo en el límite entre la ruptura del zener y la polarización inversa. Así que tendrías que disminuir tu resistencia.
Para 50mA, la resistencia sería de unos 378ohms. Esto también significa que la disipación de potencia a través de la resisor será mucho mayor, por lo que necesitas al menos una resistencia de 1W. Alternativamente, se intercambia la posición de la resistencia y el zener, por lo que es menos calor generado por la resistencia, y aumentar su voltaje zener para compensar.
O puede reorganizar su circuito ligeramente así
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simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Q1 está dispuesto como un seguidor de tensión y ahora tienes una fuente de corriente constante.
$$ R = \frac{V_{control}-0.7}{I_{desired}} $$ Como queremos 25mA, lo conectamos a I, y obtenemos que R es 104.
La potencia disipada a través de la resistencia es ahora
$$ P = I^2R = 65mW $$
Vgs cuando está encendido, es de aproximadamente -14V.
