MOSFET'lerimi ne öldürüyor?

Bu benim elektronik stackexchange'teki ilk yazım. Elektronikte hobi ve programlama konusunda profesyonelim.

Bir iş parçasını ısıtmak için bir indüktör devresi üzerinde çalışıyorum. 12Vac'da çalışan bir kurulumum var. Kısacası, devrede aşağıdaki elementler var:

• Mikrodenetleyici, kendi güç kaynağı ile% 50 DC değerinde darbeler üretmek için, solenoidi çalıştıran trafo ile zemin paylaşıyor.
• 2 MOSFET (100Amps, akım yönünü değiştirmek için düşük taraftaki drenaj akımını, 150Vds devam eder)
• 1 dönüş çapı olan bakır borudan yapılmış, 11 dönüşlü, yaklaşık 5 cm çapında bir 3570 nH solenoid. (Bobin içinde su soğutmayı bir süre sonra yapmayı planlıyoruz)
• 35 Ampere kadar tepe noktası veya bir süre için 20 Amper sağlayabilen 230Vac - 12Vac arası bir transformatör.
• MOSFET'lerin kapılarını sürmek için bir MOSFET sürücüsü (TC4428A)
  • Her MOSFET Kapısı Kaynağında bir 10K direnç.
  • Her MOSFET Kapıdan Kaynağa 1000pF seramik kondansatör (kapılardaki çınlamaları azaltmak için). Vpkpk ~ 17V

Şimdi devre kısa devre, MOSFET'lerin kullanabileceği bir kaynak makinası kullanarak devreye 48Vac uygulamak istiyor (48Vac = ~ 68Vdc * 2 = ~~ 136Vpkpk). Hiçbir şey patlamaz, MOSFET'ler tek parça halindedir. Ancak MOSFETS'in pimleri arasındaki (Geçit, Kaynak, Drenaj <-> Geçit, Kaynak, Drenaj) direnç 0 veya çok düşüktür (<20Ohms). Böylece bozuldu.

MOSFET'lerin bozulmasına ne sebep oldu? Bileşenler öldüğünde devreyi incelemek zordur.

Ekipmanım yalnızca bir osiloskop ve bir susturucudan oluşuyor.

Solenoid güçsüzken, C2 ve C3 olmadan Gates'in çalması. Trafo ile ortak zemin paylaşımı. MCU’dan TC4428A sürücüsüne giden teller 5 cm’dir. Sürücüden kapılara kadar teller ~ 15 cm'dir. Bu çınlamaya neden olur mu? TC4428A sürücüsünden kapılara kullanıldığı yerlerde ~ 2mm kablolar.

Solenoid güçsüzken, kapılar C2 ve C3 ile çalkalandı. Ortak zemini paylaşma. İlk resimden çok daha iyi görünüyor.

Solenoid güç alırken Gates'in çalması. Solenoid açıldığında zil sesi neden artar ve anahtarlama hızını korurken nasıl önler / en aza indirir?

İş parçası solenoidinde ~ ~ 150Khz ile Kaynaktan Drenaja Ölçüm. Son resimde gösterildiği gibi, eğer sinyal temizse, ~ 41 Volt'luk bir Vpkpk verecekti. Ancak ani yükselişler nedeniyle ~ 63 Volt civarındadır.

Sonuncusu% 150'nin üzerinde / altında Vpkpk olanı sorun olur mu? Bu, bir (48Vac => 68Vmax => 136Vpkpk *% 150 =) ~ 203Vpkpk ile sonuçlanır mı? Kaynak -> Tahliye'de ölçülen dalgalar üzerindeki gürültüyü nasıl azaltabilirim?

EDIT Burada bir MOSFET kapısı açıldı. CH1 geçit, CH2 hala bağlı olan MOSFET'in Süzgecidir. Şimdi her iki dalga da iyi görünüyor. Burada minimum / minimum akım akıyordu. Her iki MOSFET'i de sürücüye bağladığımda ve iki Gates arasındaki direnci ölçtüğümde, 24.2K Ohm diyor. Bir MOSFET, TC4428A sürücüsü tarafından açılmışsa, bir şekilde sürücü tarafından açıldığında diğer MOSFET Kapısından bir sinyal alması olabilir mi? Driver --->|---- GateGürültü olmadığından emin olmak için böyle bir diyot koymak anlamlı bir fikir midir? Tercihen, elbette düşük voltaj düşüşüyle ​​bir diyot.

Sürücüden kapılara kadar teller ~ 15 cm'dir. Bu durmaya neden olur mu?

Neredeyse kesinlikle ve bu, MOSFET'lerinizi bu mekanizmalardan biri veya birkaçı tarafından tahrip ettiğinin adil bir iddia:

1. aşılması$V_{G(max)}$
2. $V_{DS(max)}$
3. yavaş anahtarlama ve istenmeyen iletim nedeniyle basit aşırı ısınma

# 3 gerçekleştiğinde oldukça açık olmalıdır, ancak diğer ikisini görmek zor olabilir, çünkü bunlar kapsamda görünmeyecek kadar kısa olan geçici koşullardır.

C2 ve C3 zil sesini azaltmıyor. Kapıların üzerinde çınlıyorsunuz çünkü MOSFET kapısının (ve buna ekleyen C2, C3) kapasitansı artı sürücü ve MOSFET kapısının kaynağı boyunca tel halkasının oluşturduğu endüktans bir LC devresi oluşturuyor . Çınlamaya, bu kapasitans ve endüktans arasında sıçrayan enerji neden olur.

Sürücüyü kesinlikle MOSFETS'e mümkün olduğunca yaklaştırmalısınız. 1cm zaten çok uzuyor. Sadece uzun iz süresinin kapıya yaptığı endüktans çınlamaya neden olmakla kalmaz, aynı zamanda anahtarlama hızınızı da sınırlar, bu da transistörlerde daha fazla kayıp anlamına gelir. Bunun nedeni akım değişim oranının endüktans ile sınırlı olmasıdır :

$v$$L$

Kapı sürücüsünü MOSFET'lere yaklaştırmaya ek olarak, akımın kapıdan geçmesi gereken yolun döngü alanını en aza indirmek istersiniz:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Endüktans, gösterilen alana orantılıdır.

Endüktans, anahtarlama hızını sınırlar ve ayrıca kapı sürücüsünün MOSFET'i ne kadar uzakta tutacağını da sınırlar. MOSFET'teki boşalma gerilimi değiştiği için (diğer MOSFET'in açılması ve bobinlerin karşılıklı endüktansı nedeniyle) kapı sürücüsü MOSFET şarjının veya boşalmasının iç kapasitansları olarak akımı beslemelidir. İşte Uluslararası Doğrultucu - Power MOSFET Basics ürününden bir örnek :

$R_G$$di/dt$

$V_{th}$

Bu endüktans, solenoid bobinleriniz gibi diğer endüktanslara da manyetik olarak bağlanabilir. Döngüden geçen manyetik akı değiştikçe, bir voltaj indüklenir ( Faraday endüksiyon kanunu ). Endüktansı en aza indirin, bu gerilimi en aza indireceksiniz.

C2 ve C3'ten kurtulun. Düzeninizi geliştirdikten sonra hala çalmayı azaltmanız gerekiyorsa, bunu kapı ile seri olarak, kapı ile kapı sürücüsü arasına bir direnç ekleyerek yapın. Bu, etrafta zıplayan enerjiyi soğuracak ve bu çınlamaya neden olacaktır. Tabii ki, aynı zamanda geçit akımını ve dolayısıyla anahtarlama hızınızı da sınırlayacaktır, bu nedenle bu direncin kesinlikle gerekenden daha büyük olmasını istemezsiniz.

Ayrıca, kapatmanın açılmadan daha hızlı olmasını sağlamak için eklenmiş direnci bir diyotla veya bir transistörle atlayabilirsiniz. Bu nedenle, bu seçeneklerden biri (ancak yalnızca gerekliyse; zil sesi kaynağını ortadan kaldırmak için çok tercih edilir):

^{bu devreyi simüle et}

Özellikle Q3 ile geçen son durumda, esasen bir kapı sürücüsünün yarısını uyguladınız, bu nedenle izi kısa ve döngü alanını küçük tutma endişeleri de aynı.

FET tahliyelerindeki gerilimleri makul bir değere doğru şekilde bağlamak için aşağıdakileri dikkate alın: -

İki bobinin doğal çalışması (iki bobin yarısı arasında önemli bir manyetik bağlantı varsa), alternatif çevrimlerdeki her tahliye için iki kez besleme voltajı üretmektir.

Orta nokta (Vs) hareket etmeyen bir testere gibi. Bir buçuk aşağı çekin ve diğeri trafo hareketi ile yükselir.

Bu, doğal olarak, FET'lerin besleme voltajının en az iki katı olması gerektiği anlamına gelir, aksi takdirde işler kızar. Birleştirme kusursuz olmadığından, zener diyotları Vsupply'ın iki katından daha yüksek bir şey yakalar.

Öneriler - 3 x besleme voltajında ​​derecelendirilmiş FET'leri ve besleme voltajında ​​derecelendirilmiş zener diyotlarını seçin. 5W zener de asgari diyotlar. 330nF kapasitörden tamamen kurtulun - bunun bir şekilde ayarlayacağını düşünüyorsanız, yayımlanan manyetik alanı yeniden düşünün çünkü FET'leri sadece güncel bir darbeyle öldürür. Belki 1nF sadece yaşanabilir-ile ilgilidir. Tüm bağlantıları olabildiğince kısa sürede alın - kablolardaki yolsuzluk indüktansı ayrıca bir katil olabilir ve en azından bu özel kapı zil voltajlarını verir, bununla birlikte, bunların FET kapı sürücülerinin yetersiz sürüş yeteneklerine sahip olmaları muhtemeldir; drenaj, iç parazitik kapasitans ile kapıya tekrar bağlanır ve temiz açılmasını ve kapanmasını önler.