NMOS FET选择用于反极性保护

我正在研究反极性保护电路，类似于SLVA139：反向电流/电池保护电路的图2中的电路。这是我的电路：

由于可能的输入电压范围为5-40V，因此我的情况稍微复杂一些。大多数MOSFET的最大栅极-源极电压V _GS似乎为20V，因此我需要在栅极上使用齐纳钳位电路（或非常大/昂贵的FET）。最大输入电流约为6A。

我想知道的是，在此配置中，哪些FET特性实际上很重要？我知道我绝对希望漏极-源极击穿电压BV _DSS足够高，以在反极性条件下处理全部输入电压。我也很确定我要最小化R _DS（on），以免在接地电路中引入任何阻抗。Fairchild AN-9010：MOSFET基础知识对欧姆区域的运行有这样的说法：

“如果漏极至源极电压为零，则无论栅极至源极电压如何，漏极电流也将变为零。该区域位于V _GS – V _GS（th） = V _DS边界线的左侧（ V _GS – V _GS（th） > V _DS > 0）。即使漏极电流非常大，在该区域，通过使V _DS（on）最小也可以保持功耗。”

此配置是否属于V _DS = 0分类？在嘈杂的环境中（这将在各种类型的电动机附近运行），这似乎是一个危险的假设，因为输入电源接地与本地接地之间的任何电压偏移都可能导致电流流动。即使有这种可能性，我也不确定是否需要在漏极电流I _D上指定最大负载电流。随之而来的是，我也不需要耗散太多功率。我想我可以通过齐纳钳位V _GS使其更接近V _GS（th）来减少漏极电流/电压，从而缓解该问题？

我是在正确的道路上，还是错过了一些关键细节，这些细节会使我的MOSFET炸毁？

MOSFET用于反向电压保护非常简单。
您的某些参考文献是正确的，但相关性较低，并且往往使问题看起来比实际的更为复杂。关键要求（您已经基本上确定了）是

• MOSFET必须具有足够的Vds_max额定值才能施加最大电压

• MOSFET Ids_max额定值足够大

• Rdson尽可能低。

• 在最终电路中未超过Vgs_max。

• 安装后的功耗能够合理地处理I_operating ^ 2 x Rdson_actual的工作功率

• 安装后的功耗能够处理较高功耗区域的开和关。

• 门驱动在现实世界电路中“足够迅速”地截止。
  （最坏的情况-正确施加Vin，然后立即反转Vin。切断速度足够快吗？）

实际上，在大多数情况下很容易做到这一点。
Vin对工作功耗几乎没有影响。
需要对Rdson进行评估，以使其在实践中可能会遇到最坏的情况。通常大约2倍带有标题的Rdson是安全的，或者仔细检查数据表。使用最差的额定值-不要使用典型的额定值。

如果需要的话，打开速度可能会很慢，但请注意需要允许耗散。
极性接反时必须迅速关闭，以允许突然应用保护。

Iin max是什么？
您没有说I_in_max是什么，这在实践中有很大的不同。

您引用了：

“如果漏极至源极电压为零，则不管栅极至源极电压如何，漏极电流也将变为零。该区域位于VGS– VGS（th）= VDS边界线（VGS – VGS）的左侧（th）> VDS> 0）。

和

即使漏极电流非常大，在该区域中也可以通过使VDS（on）最小来保持功耗。”

请注意，这些是作者相对独立的想法。第一个本质上与该应用程序无关。
第二个简单地说，Rdson FET低是个好主意。

你说：

此配置是否属于VDS = 0分类？在嘈杂的环境中（这将在各种类型的电动机附近运行），这似乎是一个危险的假设，因为输入电源接地与本地接地之间的任何电压偏移都可能导致电流流动。即使有这种可能性，我也不确定是否需要在漏极电流ID上指定最大负载电流。随之而来的是，我也不需要耗散太多功率。我想我可以通过齐纳钳位VGS使其更接近VGS（th）来减少漏极电流/电压，从而缓解该问题？

太多的想法:-)。

Vin正常后，尽快打开FET。
现在，Vds尽可能低，由Ids ^ 2 x Rdson
Ids设置=您的电路电流。
在25°C时，环境Rds将从规格表中25°C引用的值开始，并且在FET加热时会升高。在大多数情况下，FET不会大量发热。
例如1 A的1 20mΩFET产生20 mW的热量。在任何合理的pkg情况下，温升都非常低，而散热却很少。在10A时，耗散= 10 ^ 2 x 0.020 = 2瓦。这将需要DPAk或TO220或SOT89或更高的pkg和显热的散热片。芯片温度可能在50-100C范围内，Rdson会超过25C的标称值。最坏的情况下，您可能会说40毫欧和4瓦。那仍然很容易设计。

添加：使用随后提供的最大6A。
PFet = I ^ 2.R。R = P / i ^ 2。
对于最大1瓦的散布，您需要Rdson = P / i ^ 2 = 1/36〜= 25毫欧。
非常容易实现。
在10毫欧时，P = I ^ 2.R = 36 x 0.01 = 0.36W。
功率为360毫瓦时，TO220会变热但不热，没有散热片，但气流良好。标记散热片的痕迹将使其保持快乐状态。

以下价格均低于$ 1.40 / 1和Digikey的库存。

LFPACK 60V 90A 6.4毫欧!!!!!!!!!!!

TO252 70V 90A 8毫欧

TO220 60V 50A 8.1毫欧

你说：

我想我可以通过齐纳钳位VGS使其更接近VGS（th）来减少漏极电流/电压，从而缓解该问题？

没有！
最好保存到最后:-)。
这与要求的完全相反。
保护器需要对受控电路的影响最小。
与使用合理的低Rdson FET并将其坚硬导通所能达到的效果相比，上述问题具有极大的影响，并增加了保护器的耗散。