Protezione porta FET

Non sarebbe esagerato chiamare il gate isolato di un FET una parte piuttosto sensibile di esso che necessita di protezione individuale. Rompere il coperchio è un fenomeno abbastanza semplice. Ciò può accadere per diversi motivi: captazione elettrostatica, oscillazioni parassite nei circuiti di controllo e, naturalmente, l'effetto Miller, quando una sovratensione generata sul collettore attraverso l'accoppiamento capacitivo ha un effetto dannoso sul gate.

In un modo o nell'altro, queste cause possono essere prevenute garantendo in modo affidabile il rispetto delle regole di funzionamento del transistor: non superare la tensione gate-source massima consentita, garantire un blocco affidabile e tempestivo per evitare correnti passanti, rendere i cavi di collegamento dei circuiti di controllo come corto possibile (per ottenere la più bassa induttanza parassita), nonché per la massima protezione dei circuiti di controllo stessi dai disturbi. In tali condizioni, nessuno dei motivi elencati può semplicemente manifestarsi e danneggiare la chiave.

Quindi, per quanto riguarda il gate stesso, è utile utilizzare schemi speciali per proteggerlo, soprattutto se il collegamento del driver al gate e alla sorgente non può essere effettuato da vicino a causa delle caratteristiche progettuali del dispositivo in fase di sviluppo. In ogni caso, quando si tratta di proteggere la cappa, la scelta ricade su uno dei quattro schemi principali, ognuno dei quali è ideale per determinate condizioni, di cui parleremo di seguito.

Un solo resistore

La protezione di base del gate contro l'elettricità statica può essere fornita da un singolo resistore da 200 kΩ se installato fianco a fianco tra lo scarico e la sorgente del transistor… In una certa misura, un tale resistore è in grado di impedire la carica del gate, se per qualche motivo l'impedenza dei circuiti di pilotaggio gioca un ruolo negativo.

Una soluzione a resistore singolo è ideale per proteggere un transistor in un dispositivo a bassa frequenza in cui commuta direttamente un carico puramente resistivo, ovvero quando non è inclusa alcuna induttanza dell'induttore o avvolgimento del trasformatore nel circuito del collettore, ma un carico come un incandescenza lampada o LED, quando l'effetto Miller's non è fuori questione.

Diodo Zener o soppressore Schottky (TVS)

Un classico del genere per la protezione dei gate dei transistor nei convertitori a commutazione di rete: un diodo zener in coppia con diodo Schottky o oppressivo. Questa misura proteggerà il circuito gate-source dall'influenza distruttiva dell'effetto Miller.

A seconda della modalità di funzionamento dell'interruttore, viene selezionato un diodo zener da 13 volt (con una tensione del driver da 12 volt) o un soppressore con una tensione operativa tipica simile. Se vuoi, puoi anche aggiungere qui un resistore da 200 kΩ.

Lo scopo del soppressore è assorbire rapidamente il rumore impulsivo. Pertanto, se si sa immediatamente che la modalità operativa dell'interruttore sarà difficile, di conseguenza, le condizioni di protezione richiederanno al limitatore di dissipare elevate potenze di impulso e una risposta molto rapida - in questo caso è meglio scegliere un soppressore. Per le modalità più morbide, è adatto un diodo zener con un diodo Schottky.

Diodo Schottky sul circuito di alimentazione del driver

Quando il driver a bassa tensione è installato sulla scheda vicino al transistor controllato, è possibile utilizzare un singolo diodo Schottky per la protezione, collegato tra il gate del transistor e il circuito di alimentazione a bassa tensione del driver.E anche se per qualche motivo la tensione di gate viene superata (diventa superiore alla tensione di alimentazione del driver più la caduta di tensione attraverso il diodo Schottky), la carica in eccesso entrerà semplicemente nel circuito di alimentazione del driver.

Gli sviluppatori professionisti dell'elettronica di potenza consigliano di utilizzare questa soluzione solo se la distanza dalla chiave al driver non supera i 5 cm Anche qui la resistenza di protezione statica menzionata sopra non fa male.