Verpolungsschutz mit P-MOSFET

Könnten Sie mir bitte helfen zu verstehen, warum in einer Verpolungsschaltung mit P-Kanal-MOSFET Source des MOSFET mit LOAD und DRAIN mit der Stromversorgung verbunden ist? Ich verstehe das Konzept einer Body-Diode im MOSFET, aber ich verstehe immer noch nicht ganz, gibt es einen Grund, warum SOURCE nicht an die Stromversorgung und DRAIN an die Last angeschlossen werden sollte? Lassen Sie uns die Zenerdiode und R1 in der gezeigten Schaltung vernachlässigen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Wenn Sie die Body-Diode verstehen, sollten Sie sehen, dass die Body-Diode blockieren muss, wenn Sie eine signifikante negative Spannung an den Eingang anlegen, oder dass sie die falsche Polarität an den Ausgang weitergibt, wodurch wahrscheinlich die Schaltung zerstört wird, an die sie angeschlossen ist.

Im Normalbetrieb (positiver Eingang) wird die Bodydiode durch den Rds(on)-Kanalwiderstand des MOSFETs überbrückt. Im Sperrbetrieb (negativer Eingang) sperren sowohl die Bodydiode als auch der MOSFET-Kanal.

MOSFETs haben einen netten Partytrick: Sie können aufgrund ihres symmetrischen Aufbaus in beide Richtungen leiten. FETs mit 3 Anschlüssen haben auch ein Problem: Die Body-Diode leitet, wenn der FET angeschlossen und in „Rückwärtsrichtung“ vorgespannt ist (Vds negativ für einen pFET), selbst wenn der FET „aus“ ist. Die Body-Diode ist ein Nebeneffekt der internen Source-Substrat-Verbindung.

Auf jeden Fall macht die Schaltung Folgendes:

  • Bei +12 in leitet der FET „rückwärts“, sowohl durch die Body-Diode als auch durch den Hauptkanal. Da der FET jedoch in die Sättigung „eingeschaltet“ wird, fließt wenig bis gar kein Strom durch die Diode: Sie ist kurzgeschlossen. Das ist der Partytrick.

  • Bei -12 in (getauschter Eingang) wird der Hauptkanal abgeschaltet. Außerdem ist die Body-Diode in Sperrichtung vorgespannt. Es fließt also kein Strom.

Wenn Sie die FET-Verbindung umkehren und die Quelle auf +12 haben, dh auf die „normale“ Weise, würde die Body-Diode leiten, wenn der Eingang vertauscht wird, obwohl die FET-Gate-Source auf „Aus“ vorgespannt ist. Dies würde den Zweck der Schaltung zunichte machen.

Etwas anderes. Es ist auch möglich, einen n-FET auf die gleiche Weise zu verwenden, jedoch auf der GND-Seite. Es wird tatsächlich bevorzugt, da n-FETs typischerweise bessere Rds(on)-Eigenschaften haben als p-FETs.

Hier ist eine Simulation, die zeigt, wie der p-FET funktioniert und wie man einen n-FET verwendet ( hier simulieren ):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mehr hier: Was macht diese einfache Schaltung?

Und hier: Zwei-Richtungs-FET-Schalter. Ist es möglich?

Der zweite Link zeigt weitere Partytricks … äh, Techniken zur Verwendung von FETs zum Durchlassen oder Blockieren von Signalen, einschließlich Back-to-Back-FETs und FETs mit 4 Anschlüssen, die eine separate Substratverbindung haben.

Schließlich wird für diesen speziellen FET (IRF5305) die Zenerdiode nicht benötigt, da sie eine Vgs-Bewertung von +/-20 V hat, mehr als genug, um mit 12 V fertig zu werden.

Kleiner Punkt ; FETs mit 3 Anschlüssen auf einem leitfähigen Substrat haben eine Body-Diode, z. B. Silizium auf Saphir nicht.
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