Tienes dos interruptores aquí. Q1 y M1.
Cuando su señal de control es 0, Q1 está desactivado. Esto significa que no hay corriente que fluya a través del colector de Q, lo que significa que no hay corriente que fluya a través de toda la rama (R3 y D1). Esto significa que el voltaje en la compuerta de M1 es el mismo voltaje que su riel de 24V. Un PMOS cambia cuando VGS < Vgs (umbral). Para el IRF9530, comienza a encenderse a -2V.
Así que M1 está desactivado desde entonces, Vgs = 0. (La compuerta es de 24 V y la fuente es de 24 V).
Cuando su señal de control llega a 3.3V, enciende Q1, y ahora fluye corriente a través de R3 y D1. Como D1 es un zener, ajustará el voltaje en la compuerta a 5.1V. Así que ahora tiene su fuente de voltaje a 24 V y el voltaje de su compuerta a 5.1. Vgs = 5.1 - 24 = -18.9V. Esto es suficiente para activar M1, ahora tiene 24 V pasando por Mosfet y para su carga.
La hoja de datos de M1 dice que el voltaje máximo absoluto en la compuerta es de +/- 20V, por lo que está dentro de las especificaciones, pero muy cerca. Si aumenta su nivel de energía, de modo que Vgs no esté tan cerca de su umbral inferior, le mantendrá alejado de estar tan cerca del límite de -20V. Necesitas estar entre -4V y -20, así que tal vez si apuntas a -10 y -15 en su lugar, te ubicará en una región más segura.
Algunas notas adicionales.
La hoja de datos para el zener, parece tener un Izt de aproximadamente 50 mA. La corriente a través del zener cuando Q1 cambia es de 4 mA. No puedo ver cuál es la corriente de la rodilla Zener, pero puede que esto no sea suficiente para el Zener, o se ubica justo en el límite entre la ruptura del zener y el sesgo inverso. Así que necesitarías disminuir tu resistencia.
Para 50mA, la resistencia sería de unos 378ohms. Esto también significa que la disipación de potencia a través del resisor será mucho mayor, por lo que necesita al menos una resistencia de 1W. Alternativamente, cambias la posición de la resistencia y el zener, de modo que es menos calor generado por la resistencia, y aumentas el voltaje de tu zener para compensar.
O puedes reorganizar tu circuito de esta forma
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Q1 está organizado como un seguidor de voltaje y ahora tiene una fuente de corriente constante.
$$ R = \ frac {V_ {control} -0.7} {I_ {deseado}} $$
Como queremos 25 mA, lo conectamos a I y obtenemos que R es 104.
La disipación de potencia a través de la resistencia es ahora
$$ P = I ^ 2R = 65mW $$
Vgs cuando está encendido, es aproximadamente -14V.
