Protección de la fuente de la puerta del MOSFET, al seleccionar un diodo Zener, ¿hay alguna consecuencia de la tensión/corriente nominal hacia adelante?

Question

En un diseño, tengo el diodo Zener utilizado para la protección de la puerta y la fuente de un MOSFET como se muestra en la imagen de abajo.

Estoy comparando dos diodos para este propósito, y la mayoría de los valores de las especificaciones son iguales, excepto el " Tensión - Adelante (Vf) (Max) @ If ", donde se dice 1,2V @ 200mA y el otro dice 1.2V @ 1mA .

En este caso, ¿habría alguna consecuencia en la elección de uno sobre otro?

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Editar : La puerta y la fuente de este MOSFET están conectadas al lado alto de un controlador de puerta, donde la fuente no es el potencial más bajo del circuito. Aquí están las hojas de datos de los dos diodos: diodo 1 , diodo 2

( foto tomada de ici )

Answer 1

Hay algunos problemas con sus suposiciones.

• Un Zener se elige para proteger la puerta de exceder su Vgs máximo o Vgss máximo estático generalmente +/-20V así que se sugiere un Zener de 15V.
• Dado que la corriente de puerta estática es baja xx microamperios, un Zener de 5W es excesivo. - todos los diodos de potencia grandes también tienen una gran capacitancia (nF) a 0V que puede ralentizar los tiempos de subida del PWM si se requieren tiempos de subida rápidos.

Considere los siguientes requisitos de la puerta FET:

• Vt=Vgs(th) sólo define la rodilla El retener la tensión a una pequeña fracción, por ejemplo, el 0,1% de la corriente nominal
• RdsOn se clasifica en algún Vgs que es al menos 2 a 2,5 veces Vt de acuerdo con la ley cuadrada de $I_D=beta(V_{GS}-V_t)^2$ k=beta no se suele dar

Los diodos Zener también están clasificados en dos niveles de corriente.

• Uno a una pequeña fracción de la potencia nominal (5W en su caso es exagerado) a menudo llamado el K umbral de nee o $V_{ZK}$ donde la resistencia incremental, Zz k puede ser 100 veces mayor que Zz t a esta tensión más baja y, por tanto, ofrece una peor regulación de la carga, pero es útil saberlo.
• La otra es la tensión sugerida T hreshold, $V_{ZT}$ con una corriente estándar optimizada para una buena regulación donde la resistencia incremental $Z_{ZT}$ se da a menudo.

Por lo tanto, puede elegir un Zener de < 100 mW a 15 V si es necesario. Si su ruta de conducción es activa y no de colector abierto con trazos inductivos y menos de 15V, entonces no se necesita ningún zener . En aplicaciones de alta tensión puede haber resistencias en serie para limitar la corriente y pinzas Zener para limitar la tensión.

Answer 2

Tenga en cuenta que para un MOS de modo de mejora de canal N (NEMOS), 1,2V de fuente-puerta es bastante bajo; la mayoría de los NEMOS no funcionarán de forma apreciable a un voltaje tan bajo. Por lo tanto, si lo utilizas así, asegúrate de que el dispositivo elegido está realmente "encendido" a ese voltaje de puerta (tiene un umbral VGS de menos de 1V probablemente).

Estoy comparando dos diodos para este propósito, y la mayoría de los valores de las especificaciones son iguales, excepto el "Voltaje - Forward (Vf) (Max) @ If", donde uno dice 1,2V @ 200mA, y el otro dice 1,2V @ 1mA. En este caso, ¿habría alguna consecuencia en elegir uno sobre otro?

Todo esto se reduce a las diferencias de los dos Zeners. Tenga en cuenta que esta pregunta se refiere a adelante conducción, por lo que en este circuito, sería la sujeción de la entrada negativa. La mayoría de los MOSFETs pueden soportar una cantidad igual de voltaje de puerta negativo como su límite positivo (como +/-15V) pero siempre compruebe la hoja de datos del MOSFET para estar seguro.

Si el GateDrv tiene una impedancia de 1k, entonces el de "1,2V @ 200mA" tendrá un voltaje delantero menor a 1mA frente a 200mA. Esto se debe a que un Zener (todos los diodos) son no lineales; en su voltaje de transición hacia adelante (tal vez 0,7V) comienza a conducir la corriente, pero este no es un punto de conmutación duro. El voltaje aumentará si la corriente se incrementa - pero como GateDrv tiene una resistencia relativamente alta, no aumentará mucho.

Ahora bien, si GateDrv tiene una impedancia de 10R, entonces el de "1,2V @ 1mA" tendrá un voltaje más alto, quizás 1,6V o así, porque se está vertiendo más corriente a través de él. Los detalles para revertir están en las hojas de datos, ya que se trata de diodos Zener. Lo que buscas es el corriente de avance que forma parte de los diodos estándar:

Imagen de cortesía Wikipedia 1N400x Diodo de uso general .

Esta imagen muestra una corriente de avance típica para el venerable diodo de la serie 1N400x, junto con la tensión de avance correspondiente, y para tres temperaturas. Los zeners se comportan de forma similar, pero suelen tener una tensión de transición hacia delante ligeramente superior.

Así que, en resumen, el adelante el voltaje del Zener no va a importar al NEMOS para la sujeción. Sin embargo, podría importar si esa línea estuviera conectada a la entrada de un microcontrolador. Porque un pico inverso en GateDrv le permitirá ir por debajo de la tierra por casi un voltio, que muchos chips no le gusta en absoluto. Investigación latch-up para más información.