Wie schützt man einen P-Kanal-MOSFET beim Ansteuern eines Motors?

Ich möchte eine 12-V-Gleichstrom-Kraftstoffpumpe für Kraftfahrzeuge in einem Prüfstand mit einem P-Kanal-MOSFET wie folgt schalten:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Dies ist ein einfacher Ein-/Ausschalter, es wird kein PWM verwendet. Das Datenblatt für den FQPF47P06 gibt seine maximale ID als 30 A kontinuierlich, 120 A gepulst an. Vdss max beträgt -60 V und Vgss beträgt +/-25 V. Die Daten für die Pumpe zeigen eine maximale Stromaufnahme von 20 A, aber das Maximum, das wir in der Anwendung beobachten, beträgt etwa 5 A.

In einer früheren Version dieser Schaltung habe ich D2 nicht aufgenommen und die Sicherungsleistung unterspezifiziert; Die Sicherung fiel aus und der MOSFET wurde zerstört (wurde zu einem Kurzschluss von Source zu Drain). Ich habe vermutet, dass dies daran lag, dass die Motorinduktivität beim Trennen eine große negative Spannungsspitze von Drain zu Masse erzeugte, daher habe ich D2 hinzugefügt, um diese Situation zu bewältigen.

  • Sieht das nach einem geeigneten Setup aus, um diese Last zuverlässig zu schalten, oder habe ich etwas übersehen?
  • Welche Dioden sind für D1 / 2 geeignet - ist eine 1N4007 in Ordnung oder sollte ich nach etwas schnellerem und / oder mit höherer Stromstärke suchen?
Ich glaube nicht, dass D1 notwendig ist. Wenn M1 abschaltet, gleicht der Strom durch D2 den in die Spule eintretenden Strom aus, wodurch eine negative Spitze verhindert wird. Es sollte keine positive Spitze geben, selbst wenn Sie die Body-Diode in M1 ignorieren.

Antworten (2)

Ihr Grundkonzept ist sinnvoll, aber Sie haben die Tatsache übersehen, dass die "12 V" -Leitung eines Autos manchmal erhebliche Spannungsspitzen aufweist. Jeder Stromkreis, der direkt an diese Stromversorgung angeschlossen ist, muss zumindest kurzzeitig 50 standhalten können.

Wenn die Pumpe eingeschaltet ist, wird sogar eine kurze Spitze eine hohe Spannung an das FET-Gate anlegen, wodurch das Oxid sofort ausgeblasen wird. Eine Überspannung des FET SD ist auch nicht gut.

Verwenden Sie einen 60-V-FET und tun Sie etwas, um die Gate-Spannung auf ein sicheres Niveau zu klemmen.

Hinzugefügt:

Ich habe vergessen, dies früher zu erwähnen, da das Hauptproblem böse Spannungsspitzen auf der Fahrzeugstromleitung waren. Nein, 1N4007 ist eine schlechte Wahl für die Dioden. In diesem Fall würde ich Schottkys verwenden, die für 20 oder 30 V ausgelegt sind. Diese sind billig und leicht verfügbar. Da der Strom in ihnen nur kurzzeitig fließt, da die gespeicherte induktive Energie abgebaut wird, können Sie statt der Dauerstrombelastbarkeit der Dioden die Spitzenstrombelastbarkeit verwenden. Die Dioden müssen in der Lage sein, den Spitzenstrom unabhängig vom Motorstrom zu bewältigen.

Danke - ich habe vergessen zu erwähnen, dass dies auf der Bank ist, nicht in einem Fahrzeug. Ich habe meine Frage bearbeitet.
@neko: Wenn dies immer nur mit einer Laborversorgung oder einer direkten 12-V-Blei-Säure-Batterie verwendet werden soll, bei der keine großen Stromspitzen auftreten, ist Ihre Schaltung in Ordnung. Versorgen Sie es jedoch niemals mit 12 V im Auto, wenn das Auto läuft.
Ich habe jetzt ein paar unterbewertete Sicherungen geopfert, um diese Lösung zu testen, und die MOSFETs sind immer noch gut, daher fühle ich mich berechtigt, diese Antwort zu akzeptieren. Danke!

Ein Load-Dump von angemessener Größe kann auf einem Fahrzeugstrombus schnelle Spannungsspitzen von ±200 V oder mehr erzeugen. Sie müssen Ihren MOSFET vor solchen Ereignissen schützen.

Ich würde damit beginnen, eine 15-V-Zenerdiode über R1 zu legen und einige hundert Ohm Widerstand zwischen Q1 und M1 hinzuzufügen, um den Strom zu begrenzen, wenn er leitet.

Ich würde auch eine Filterung für solche Impulse in Betracht ziehen, indem ich eine Induktivität in Reihe mit F1 und einen Keramikkondensator von der MOSFET-Quelle an Masse anschließe. Dadurch wird der größte Teil der Hochfrequenzenergie blockiert und alles, was durchkommt, "ausgebreitet".

Ein Kondensator über dem Motor (dh parallel zu D2) würde auch nicht schaden.

Danke - ich dachte nicht daran zu erwähnen, dass dieses Setup auf der Bank ist, nicht in einem Fahrzeug. Lohnt sich der Kondensatorvorschlag noch und wenn ja, welchen Wert und Typ würden Sie vorschlagen?
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