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guias:proteccion_contra_polaridad_inversa [2018/10/02 23:25] – [1.3- CRITERIOS DE DISEÑO.] Jose Manuel Mariño Mariño | guias:proteccion_contra_polaridad_inversa [2021/04/16 20:41] (actual) – editor externo 127.0.0.1 | ||
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Lo primero que debemos tener en cuenta son cosas obvias: | Lo primero que debemos tener en cuenta son cosas obvias: | ||
- | * Deberemos elegir un MOSFET cuya tensión máxima drenador-fuente (VDS) sea superior a la tensión de trabajo de nuestro circuito. | + | * Deberemos elegir un MOSFET cuya tensión máxima drenador-fuente (**V< |
- | * Deberemos elegir un MOSFET cuya intensidad máxima drenador-fuente (IDS) sea superior a la intensidad que va a consumir el circuito al que queremos proteger. | + | * Deberemos elegir un MOSFET cuya intensidad máxima drenador-fuente (**I< |
- | * Deberemos elegir un MOSFET cuya resistencia | + | * Deberemos elegir un MOSFET cuya resistencia |
+ | * Por supuesto, no debemos exceder la potencia máxima que pueda disipar el MOSFET. El análisis térmico también es necesario para saber si debemos añadir un disipador. | ||
Y en segundo lugar debemos tener en cuenta una cosa que no es tan obvia: | Y en segundo lugar debemos tener en cuenta una cosa que no es tan obvia: | ||
- | * Deberemos elegir un MOSFET cuya tensión de umbral de puerta sea lo suficientemente baja para garantizar que el MOSFET entra en conducción en la zona óhmica. | + | * Deberemos elegir un MOSFET cuya tensión de umbral de puerta |
* Esto es importante sobre todo si estamos diseñando un circuito que trabaje a una tensión baja. | * Esto es importante sobre todo si estamos diseñando un circuito que trabaje a una tensión baja. | ||
- | * Los MOSFET de uso general tienen una tensión de umbral que es excesivamente alta comparada con los niveles de tensión que manejan los circuitos digitales (5V,3V3). | + | * Los MOSFET de uso general tienen una tensión de umbral que es excesivamente alta comparada con los niveles de tensión que manejan los circuitos digitales (5V, 3V3). |
* Afortunadamente hay familias de MOSFET expresamente diseñadas para estos casos, en los que un circuito digital trabajando a 5V ó 3.3V puede activar perfectamente el MOSFET. | * Afortunadamente hay familias de MOSFET expresamente diseñadas para estos casos, en los que un circuito digital trabajando a 5V ó 3.3V puede activar perfectamente el MOSFET. | ||
* Así como debemos asegurar que la tensión del trabajo hará entrar en conducción al MOSFET adecuadamente, | * Así como debemos asegurar que la tensión del trabajo hará entrar en conducción al MOSFET adecuadamente, | ||
- | En este tipo de circuitos, la resistencia de puerta | + | En este tipo de circuitos, la resistencia de puerta |
- | ===== 1.4- EJEMPLO DE DISEÑO: FQP47P06 ===== | + | ===== 1.4.- EJEMPLO DE DISEÑO: FQP47P06 ===== |
Veamos un ejemplo con un MOSFET en concreto, el FQP47P06. | Veamos un ejemplo con un MOSFET en concreto, el FQP47P06. | ||
Línea 166: | Línea 167: | ||
Analicemos ahora qué tal se comportaría nuestro MOSFET con diferentes tensiones de puerta: | Analicemos ahora qué tal se comportaría nuestro MOSFET con diferentes tensiones de puerta: | ||
- | * Para **VG< | + | * Para **V< |
* Para **V< | * Para **V< | ||
* Para **V< | * Para **V< | ||
Línea 176: | Línea 177: | ||
Como podemos observar, a partir de una **V< | Como podemos observar, a partir de una **V< | ||
- | Podemos decir entonces que nuestro | + | Podemos decir entonces que el MOSFET |
Obviamente, estamos dando por hecho que también cumple el resto de parámetros de diseño, como potencia disipada, valores de tensión e intensidad máximos, etc. Eso también es necesario comprobarlo, | Obviamente, estamos dando por hecho que también cumple el resto de parámetros de diseño, como potencia disipada, valores de tensión e intensidad máximos, etc. Eso también es necesario comprobarlo, | ||
Línea 242: | Línea 243: | ||
En las características de este diodo tenemos: | En las características de este diodo tenemos: | ||
- | **I< | + | * **I< |
- | **P< | + | |
- | **I< | + | |
+ | |||
+ | **I< | ||
- | **I< | ||
**I< | **I< | ||
Línea 257: | Línea 259: | ||
En realidad, este caso es un poco irreal, porque si usamos una LiPo pequeña, la tensión normalmente también será pequeña, y entonces no necesitaríamos el Zener de protección. Pero que nos valga el ejemplo para tener presente que siempre hay que tener en mente todos los aspectos a la hora de diseñar un circuito. | En realidad, este caso es un poco irreal, porque si usamos una LiPo pequeña, la tensión normalmente también será pequeña, y entonces no necesitaríamos el Zener de protección. Pero que nos valga el ejemplo para tener presente que siempre hay que tener en mente todos los aspectos a la hora de diseñar un circuito. | ||
- | Como hemos comentado antes, la intensidad | + | Como hemos comentado antes, la intensidad |
Si vamos a hacer trabajar el Zener a 1 mA, entonces la corriente que atravesará la resistencia de puerta **R< | Si vamos a hacer trabajar el Zener a 1 mA, entonces la corriente que atravesará la resistencia de puerta **R< | ||
Línea 291: | Línea 293: | ||
Cualquier variación en la intensidad que circule por nuestro circuito, supondrá que la caída de tensión en el MOSFET de protección también oscilará. | Cualquier variación en la intensidad que circule por nuestro circuito, supondrá que la caída de tensión en el MOSFET de protección también oscilará. | ||
- | Por lo tanto, si el consumo no es fijo (que raramente lo es) y por la razón que sea hay una componente alterna en la corriente demandada por nuestro circuito, en el MOSFET de protección tendremos una caída de tensión que tendrá una componente continua pero también una componente alterna. Esta componente alterna puede hacer que aparezcan ruidos o efectos indeseados en algunas partes de nuestro | + | Por lo tanto, si el consumo no es fijo (que raramente lo es) y por la razón que sea hay una componente alterna en la corriente demandada por nuestro circuito, en el MOSFET de protección tendremos una caída de tensión que tendrá una componente continua pero también una componente alterna. Esta componente alterna puede hacer que aparezcan ruidos o efectos indeseados en algunas partes de nuestro |
- | Una opción es olvidarnos de lo que hay entre el MOSFET y el negativo de la batería, y asumir que la masa de nuestro circuito está en el punto marcado en la figura de la derecha. Cualquier entrada de señal externa la conectaríamos a este punto, en lugar de al negativo de la batería. Al tener todo referenciado a ese punto, estaríamos evitando la caída de tensión del MOSFET, y por lo tanto evitando también el ruido de su rizado. | + | Una opción es olvidarnos de lo que hay entre el MOSFET y el negativo de la batería, y asumir que la masa de nuestro circuito está en el punto marcado en la figura de la derecha. Cualquier entrada de señal externa la conectaríamos |
Pero ojo, esto nos obligaría a olvidarnos completamente, | Pero ojo, esto nos obligaría a olvidarnos completamente, | ||
Línea 307: | Línea 309: | ||
//¿Eh, pero cómo que al revés? ¿Está todo mal? ¿La explicación no vale para nada?// | //¿Eh, pero cómo que al revés? ¿Está todo mal? ¿La explicación no vale para nada?// | ||
- | En un MOSFET de canal P, la corriente | + | En un MOSFET de canal P, la corriente |
Si os fijáis, en todos nuestros circuitos hemos conectado el drenador del MOSFET-P al positivo de la batería, y la fuente a la carga. Es decir, que en nuestros circuitos la corriente del MOSFET-P circula al revés, entrando por el drenador y saliendo por la fuente hacia la carga. | Si os fijáis, en todos nuestros circuitos hemos conectado el drenador del MOSFET-P al positivo de la batería, y la fuente a la carga. Es decir, que en nuestros circuitos la corriente del MOSFET-P circula al revés, entrando por el drenador y saliendo por la fuente hacia la carga. | ||
- | Para el caso del MOSFET-N también lo hemos colocado al revés. En un MOSFET-N la corriente | + | Para el caso del MOSFET-N también lo hemos colocado al revés. En un MOSFET-N la corriente |
- | //Es cierto, lo habéis puesto al revés. ¿Por qué?// | + | //Es cierto, lo habéis puesto al revés |
- | La razón es que si colocásemos el MOSFET | + | La razón es que si colocásemos el MOSFET respetando su uso habitual, con la fuente al positivo de la batería y el drenador conectado a la carga, el diodo intrínseco que hay en todos los MOSFET nos mandaría el invento al garete. |
El secreto es que el diodo intrínseco esté polarizado directamente en el uso normal, y que se bloquee en el modo de protección. Eso solo es posible usando el MOSFET al revés. | El secreto es que el diodo intrínseco esté polarizado directamente en el uso normal, y que se bloquee en el modo de protección. Eso solo es posible usando el MOSFET al revés. | ||
Si usásemos el MOSFET como $DEITY manda, el circuito de protección no serviría de nada porque al conectar la alimentación al revés, el diodo intrínseco comenzaría a conducir, y nuestro querido circuito empezaría a perder su humo mágico. | Si usásemos el MOSFET como $DEITY manda, el circuito de protección no serviría de nada porque al conectar la alimentación al revés, el diodo intrínseco comenzaría a conducir, y nuestro querido circuito empezaría a perder su humo mágico. |