Proteção de portão FET

Não seria exagero chamar o portão isolado de um FET de uma parte bastante sensível dele que precisa de proteção individual. Quebrar a tampa é um fenômeno bastante simples. Isso pode acontecer por vários motivos: pickup eletrostático, oscilações parasitas nos circuitos de controle e, claro, o efeito Miller, quando uma sobretensão que surge no coletor através do acoplamento capacitivo tem um efeito prejudicial no portão.

De uma forma ou de outra, essas causas podem ser evitadas garantindo de forma confiável a conformidade com as regras de operação do transistor: não exceda a tensão máxima permitida da porta-fonte, garanta um travamento confiável e oportuno para evitar correntes de passagem, faça os fios de conexão dos circuitos de controle como o mais curto possível (para obter a menor indutância parasita), bem como para proteção máxima dos próprios circuitos de controle contra interferências. Sob tais condições, nenhum dos motivos listados simplesmente pode se manifestar e prejudicar a chave.

Portanto, quanto ao portão em si, é útil usar esquemas especiais para protegê-lo, especialmente se a conexão do driver ao portão e à fonte não puder ser feita de perto devido aos recursos de design do dispositivo que está sendo desenvolvido. De qualquer forma, quando se trata de proteger o capô, a escolha recai sobre um dos quatro esquemas principais, cada um deles ideal para determinadas condições, que serão discutidas a seguir.

Um único resistor

A proteção básica do portão contra eletricidade estática pode ser fornecida por um único resistor de 200 kΩ quando instalado lado a lado entre o dreno e a fonte do transistor… Até certo ponto, esse resistor é capaz de impedir o carregamento do portão se, por algum motivo, a impedância dos circuitos do driver desempenhar um papel negativo.

Uma solução de resistor único é ideal para proteger um transistor em um dispositivo de baixa frequência onde ele comuta diretamente uma carga puramente resistiva, ou seja, quando nenhuma indutância do indutor ou enrolamento do transformador está incluída no circuito coletor, mas uma carga como uma lâmpada incandescente lâmpada ou LED, quando o efeito Miller não está fora de questão.

Diodo Zener ou Supressor Schottky (TVS)

Um clássico do gênero para a proteção de portas de transistor em conversores de comutação de rede - um diodo zener em um par com diodo Schottky ou opressiva. Esta medida protegerá o circuito porta-fonte da influência destrutiva do efeito Miller.

Dependendo do modo de operação do interruptor, é selecionado um diodo zener de 13 volts (com uma tensão de driver de 12 volts) ou um supressor com uma tensão operacional típica semelhante. Se desejar, você também pode adicionar um resistor de 200 kΩ aqui.

O objetivo do supressor é absorver rapidamente o ruído de impulso. Portanto, se for imediatamente conhecido que o modo de operação da chave será difícil, portanto, as condições de proteção exigirão que o limitador dissipe altas potências de impulso e uma resposta muito rápida - neste caso, é melhor escolher um supressor. Para modos mais suaves, um diodo zener com um diodo Schottky é adequado.

Diodo Schottky no circuito de alimentação do driver

Quando o driver de baixa tensão é instalado na placa próximo ao transistor controlado, pode ser utilizado um único diodo Schottky para proteção, conectado entre a porta do transistor e o circuito de alimentação de baixa tensão do driver. a tensão da porta for excedida (torna-se maior do que a tensão de alimentação do driver mais a queda de tensão no diodo Schottky), o excesso de carga simplesmente entrará no circuito de alimentação do driver.

Os desenvolvedores profissionais de eletrônica de potência recomendam o uso desta solução somente se a distância da chave ao driver não exceder 5 cm, o resistor de proteção estática mencionado acima também não prejudica aqui.