逆極性保護のためのNMOS FETの選択

SLVA139の図2の逆電流/バッテリー保護回路に似た逆極性保護回路に取り組んでいます。これが私の回路です：

入力電圧が5〜40Vの範囲である可能性があるため、私のケースは少し複雑です。ほとんどのMOSFETの最大ゲート-ソース電圧V _GSは20 Vのようです。そのため、ゲート（または非常に大きく高価なFET）にツェナークランプが必要です。最大入力電流は約6Aです。

この構成で実際に重要なのはどのFET特性ですか？私は間違いなく、逆極性条件で入力電圧全体を処理するのに十分な高さのドレイン-ソース降伏電圧BV _DSSが必要であることを知っています。また、接地回路にインピーダンスを導入しないように_、 R _DS（on）を最小限に抑えたいと確信しています。フェアチャイルドAN-9010：MOSFETの基礎には、オーミック領域での動作について次のように述べられています。

「ドレイン-ソース間電圧がゼロの場合、ゲート-ソース間電圧に関係なく、ドレイン電流もゼロになります。この領域はV _GS – V _GS（th） = V _DS境界線の左側にあります（ V _GS – V _GS（th） > V _DS > 0）。ドレイン電流が非常に大きい場合でも、この領域では、V _{DS（on）を}最小化することにより電力損失が維持されます。

この構成はV _DS = 0分類に該当しますか？ノイズの多い環境（これはさまざまな種類のモーターの近くで動作します）では、入力電源のアースとローカルアースの間に電圧オフセットがあると電流が流れる可能性があるため、これはやや危険な仮定のようです。その可能性があっても、ドレイン電流I _Dで最大負荷電流を仕様化する必要があるかどうかはわかりません。そうすれば、私もあまり電力を消費する必要がないということになります。ツェナーでV _GSをV _{GS（th）の}近くにクランプしてドレイン電流/電圧を減らすことで問題を軽減できると思いますか？

私はこれで正しい軌道に乗っていますか、それとも小さなMOSFETが私の顔で爆破するであろう重要な詳細を見逃していますか？

逆電圧保護のためのMOSFETの使用は非常に簡単です。
いくつかの参照は正しいが関連性が低く、問題が実際よりも複雑に見える傾向があります。重要な要件（基本的にはすでに特定済み）は

• MOSFETには、印加される最大電圧に十分なVds_max定格が必要です

• 十分以上のMOSFET Ids_max定格

• Rdsonは可能な限り低く設定します。

• 最終回路でVgs_maxを超えていません。

• I_operating ^ 2 x Rdson_actualの動作電力を適切に処理できるインストール済みの消費電力

• 設置されたままの電力損失は、より高い損失領域のオンとオフを処理できるようになっています。

• ゲートは、実際の回路で「迅速に」カットオフするように駆動されます。
  （最悪の場合-Vinを正しく適用してから、Vinを瞬時に反転します。カットオフは十分速いですか？）

実際には、これはほとんどの場合簡単に実現できます。
Vinは動作消費電力にほとんど影響しません。
Rdsonは、実際に経験する可能性のある最悪のケースについて評価する必要があります。見出し付きのRdsonは通常2つ程度安全ですが、データシートを注意深く調べてください。最悪のケースの評価を使用-通常の評価を使用しないでください。

必要に応じて電源を入れるのが遅くなることがありますが、電力消費を許容する必要があることに注意してください。
逆極性でのオフは、突然の保護の適用を可能にするために迅速でなければなりません。

Iin maxとは何ですか？
あなたはI_in_maxが何であるかを言うのではなく、これは実際にはかなりの違いを生みます。

あなたは引用しました：

「ドレイン-ソース間電圧がゼロの場合、ゲート-ソース間電圧に関係なく、ドレイン電流もゼロになります。この領域は、VGS– VGS（th）= VDS境界線の左側にあります（VGS – VGS （th）> VDS> 0）。

そして

ドレイン電流が非常に大きい場合でも、この領域では、VDS（on）を最小化することにより電力損失が維持されます。 "

これらは筆者による比較的独立した考えであることに注意してください。前者は基本的にこのアプリケーションには関係ありません。
2番目は、Rdson FETを低くすることをお勧めします。

あなたが言った：

この構成はVDS = 0分類に該当しますか？ノイズの多い環境（これはさまざまな種類のモーターの近くで動作します）では、入力電源のアースとローカルアースの間に電圧オフセットがあると電流が流れる可能性があるため、これはやや危険な仮定のようです。その可能性があっても、ドレイン電流IDで最大負荷電流を指定する必要があるかどうかはわかりません。そうすれば、私もあまり電力を消費する必要がないということになります。ツェナーでVGSをVGS（th）の近くにクランプしてドレイン電流/電圧を減らすことで問題を緩和できると思いますか？

考えすぎ:-)

VinがOKの場合、FETをできるだけ早くオンにします。
これで、Vdsは低くなり、Ids ^ 2 x Rdson
Ids =回路電流によって設定されます。
25 Cで、Rdsは25 Cでスペックシートに記載されている値から始まり、FETが加熱すると上昇します。ほとんどの場合、FETはあまり熱くなりません。
たとえば、1アンペアで1つの20ミリオームFETは20 mWの加熱を提供します。ヒートシンクが最小限である賢明なパッケージでは、温度上昇は非常に低くなっています。10Aでの損失= 10 ^ 2 x 0.020 = 2ワット。これには、DPAkまたはTO220またはSOT89以上のパッケージと、適切なヒートシンクが必要です。ダイ温度は50〜100℃の範囲であり、Rdsonは公称25℃値を超えて増加します。最悪の場合、40ミリオーム、4ワットになる可能性があります。それでも設計は簡単です。

追加：後で提供した最大6Aを使用。
PFet = I ^ 2.R。R = P / i ^ 2。
最大1ワットの散布では、Rdson = P / i ^ 2 = 1/36〜= 25ミリオームが必要です。
非常に簡単に達成できます。
10ミリオームでP = I ^ 2.R = 36 x 0.01 = 0.36W。
360 mWでは、TO220は暖かくなりますが、ヒートシンクはなく、空気の流れは良好です。フラグヒートシンクの痕跡はそれを幸せに保ちます。

以下はすべて$ 1.40 / 1未満で、Digikeyに在庫があります。

LFPACK 60V 90A 6.4ミリオーム!!!!!!!!!!!

TO252 70V 90A 8ミリオーム

TO220 60V 50A 8.1ミリオーム

あなたが言った：

ツェナーでVGSをVGS（th）の近くにクランプしてドレイン電流/電圧を減らすことで問題を緩和できると思いますか？

番号！
最後に保存するのが最適です:-)。
これは、必要なものの正反対です。
プロテクターは、制御回路への影響を最小限に抑える必要があります。
上記は最大の影響を与え、かなり低いRdson FETを使用してハードオンにすることで達成できる以上にプロテクターの消費を増加させます。