TVS/bidirektionaler Zener für N-MOSFET-Gate-Schutz

Ich verwende einen MOSFET, um eine Rechteckwelle zu lesen, die normalerweise zwischen -1 und 16 V liegt. Gelegentlich kann das Signal jedoch Werte von -30 bis 45 V erreichen. Mein aktuelles Setup verwendet einen Zener-geschützten STN3N45K3-MOSFET ( max Vs +/- 30 V). Die Schaltung ist unten dargestellt. Beachten Sie, dass das RPM_DISignal mit einem Mikrocontroller-Eingang verbunden ist, der über einen 1K-Widerstand auf 3V3 hochgezogen wird. Das Eingangstreibersignal geht über Pin 3 ein P20. Beachten Sie auch, dass dies D15die TVS-Diode ist, die ich installieren möchte.

schematisch

Meine Fragen sind:

  1. D15Wäre es eine gute Idee, eine TVS-Diode (in der Position von ) mit einem hinzuzufügen Vcl < 30 V, sodass ich den MOSFET schütze (zusätzlich zum mitgelieferten Zener)?
  2. Wenn ja, könnte die TVS-Diode durch die höheren Spannungen beschädigt werden? Beachten Sie, dass, wenn das Signal -30 bis 45 V erreicht, dies keine transienten Spannungen sind, sondern dass die Rechteckwelle dauerhaft auf diesen Spannungen bleibt. Ich erwarte jedoch keine großen Strömungen.
  3. Soll die TVS-Diode vor oder nach dem Gate-Widerstand ( ) platziert werden R22? Wenn er danach platziert wird, würde der Widerstand meines Erachtens den Strom durch die Diode begrenzen. Wenn ich vorher platziert würde (wie im aktuellen Schema oben), bin ich mir nicht sicher, wie hoch der Strom durch die Diode sein würde (?)

Ich denke, meine Frage ähnelt der hier gestellten: Mosfet Gate-Source Zener . In Bezug auf diese andere Frage würde ich fragen: Könnte der Zener nach dauerhaftem Anlegen des 30-V-Signals beschädigt werden? Hängt dies von der Verlustleistung des Zeners ab? Wenn ja, wie würde ich die Leistung berechnen?

Wenn jemand helfen kann, würde ich es schätzen!

Wo/warum tritt diese Überspannung auf? Leitungs- oder Masseinduktivität prüfen? Es ist nicht klar, wie viel Energie in diesem Impuls steckt. Können Sie eine flache Linie erhalten, wenn Sie den Boden sondieren? Ist es ein Flyback durch die Miller-Kapazität? Reduzieren Sie dann R22, um den Gate-Widerstand des FET, Rg, anzupassen
Das über Pin 3 eingehende Signal P20ist eine Rechteckwelle, die von einer Motorlichtmaschine kommt, die zur Berechnung der Motordrehzahl verwendet wird. Dieses Signal liegt normalerweise zwischen -1 und 16 V, aber wir haben Signale mit Amplituden von -30 bis 45 V gesehen. Das ist die "Überspannung". Wir möchten diese Signale immer noch lesen können, aber da sie die maximalen Vgs des FET übertreffen, dachte ich daran, die TVS-Diode zum Schutz (oder Klemmen) hinzuzufügen. Würde die TVS-Diode in diesem Sinne helfen? Irgendwelche Vorschläge, die Sie zu den 3 Fragen machen könnten, die im Beitrag gestellt werden?
Sie zeigen keine Last, aber ich vermute, es ist nur ein 10k-Pullup auf Vdd. Ich denke, es ist besser, nur einen Transistor mit einem Spannungsteiler für Ib = 5 mA max Zener zu verwenden und bei einer Minute (RPM) einzuschalten, sagen wir 2 bis 5 V mit 0,6 = Vbe, und Ic / Ib = 10 anzunehmen. Es ist kein hoher Strom erforderlich. Sie können auch einen 1-Schuss verwenden und die Spannung wie einen Drehzahlmesser mitteln, es sei denn, Sie möchten keine Latenzdrehzahl
Ja, die Last ist nur ein Pullup auf Vdd über einen 1k-Widerstand. Nun, ich denke, der Grund, warum ich auch so etwas wie ein Fernsehgerät anstelle eines Spannungsteilers verwenden möchte, ist, dass dies ein Signal ist, das von einer Lichtmaschine kommt, die ich nicht steuern kann, und möglicherweise (von Zeit zu Zeit) unerwünschte Spannung enthält Spitzen (möglicherweise höher als die 45 V, die ich in "Standard" -Signalen gesehen habe). Daher möchte ich große Spannungen / Ströme abschalten, die meinen FET beschädigen können. Verzeihen Sie auch die Frage, aber warum beziehen Sie sich auf Ic und Ib, wenn es sich um einen MOSFET und nicht um einen BJT handelt? Kann nur sein, dass mir das Wissen fehlt.
Weil ich vorgeschlagen habe, dass Sie keinen FET oder TVS brauchen, sondern nur einen BJT, 2Rs und einen Zener

Antworten (1)

Bewegen Sie das TVS mit der Bezeichnung D15 nach dem Widerstand R22.

Auf diese Weise wird der Schutz wirklich effektiv.

Stellen Sie sicher, dass R22 50 VDC aushält. Beispielsweise reicht ein 0805-Paket.

Danke schön. Kurze Frage: Der aktuelle MOSFET hat einen integrierten Zener-Schutz mit Vbr = +/- 30 V. Sollte ich also beim Hinzufügen des TVS einen mit |Vcl| auswählen < 30 Volt? Oder könnte ich höher gehen?
Das externe TVS-Gerät ist viel effektiver als das interne des MOSFET. Wählen Sie einen TVS mit einer niedrigeren Durchbruchspannung als der MOSFET. Ich würde eine bidirektionale 24-Volt-TVS-Diode auswählen.
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