¿Cómo proteger un MOSFET de canal P al accionar un motor?

Question

Quiero conmutar una bomba de combustible de automóvil de 12 V CC en un banco de pruebas utilizando un MOSFET de canal P, como se indica a continuación:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Se trata de un simple interruptor on/off, no se utiliza PWM. La hoja de datos para el FQPF47P06 da su máximo Id como 30 A continuos, 120 A pulsados. Vdss máx es -60 V y Vgss es +/-25 V. Los datos de la bomba indican un consumo máximo de corriente de 20 A, pero lo máximo que observamos en la aplicación son unos 5 A.

En una versión anterior de este circuito no incluí D2 y especifiqué mal el valor nominal del fusible; el fusible falló y el MOSFET se destruyó (se produjo un cortocircuito de fuente a drenador). He adivinado que esto era porque la inductancia del motor creó un gran pico de tensión negativa de drenaje a tierra en la desconexión, por lo que he añadido D2 para manejar esta situación.

• ¿Parece ésta una configuración adecuada para conmutar esta carga de forma fiable, o he pasado algo por alto?
• ¿Qué diodos son adecuados para D1/2? ¿Está bien un 1N4007 o debería buscar algo más rápido y/o con una corriente nominal más alta?

Answer 1

Tu concepto básico tiene sentido, pero no has tenido en cuenta que la línea de "12 V" de un coche a veces tiene picos de tensión importantes. Cualquier circuito conectado directamente a esta alimentación debe ser capaz de soportar 50 al menos durante periodos cortos.

Cuando la bomba está encendida, incluso un pico corto aplicará un alto voltaje a la puerta del FET, lo que reventará el óxido instantáneamente. La sobretensión del FET S-D tampoco es buena.

Utiliza un FET de 60 V y haz algo para sujetar la tensión de puerta a un nivel seguro.

Añadido:

Olvidé mencionarlo antes, ya que el tema principal eran los desagradables picos de tensión en la línea eléctrica del vehículo. No, 1N4007 es una mala elección para los diodos. En este caso, yo usaría Schottkys para 20 o 30 V. Son baratos y fáciles de conseguir. Dado que la corriente sólo circulará por ellos durante un breve periodo de tiempo, a medida que se disipa la energía inductiva almacenada, puedes utilizar la corriente nominal de pico en lugar de la corriente nominal continua de los diodos. Los diodos deben ser capaces de soportar una corriente de pico igual a la corriente del motor.

Answer 2

Una descarga de carga de tamaño decente puede producir picos rápidos de ±200 V o más en el bus de alimentación de un vehículo. Es necesario proteger el MOSFET contra este tipo de eventos.

Yo empezaría poniendo un diodo zener de 15V a través de R1, y añadiendo unos cientos de ohmios de resistencia entre Q1 y M1 para limitar la corriente cuando conduce.

También consideraría algún filtrado para tales pulsos conectando alguna inductancia en serie con F1 y un condensador cerámico desde la fuente del MOSFET a masa. Esto bloqueará la mayor parte de la energía de alta frecuencia y "repartirá" lo que consiga pasar.

Un condensador a través del motor (es decir, en paralelo con D2) tampoco vendría mal.