Kegagalan daya MOSFET yang sangat terputus-putus

9

Saya bekerja pada kegagalan motor yang sangat jerawatan (saya bukan perancang). Kami memiliki armature luka yang diaktifkan oleh power MOSFET. Ini didorong oleh driver FET tipe tiang totem FET. Ketika pengemudi dimatikan karena itu, gerbang kekuatan FET mengambang. Ya aku tahu. Pilihan desain yang buruk. Saya hanya membersihkan kekacauan.

Ada sirkuit triac dan drive yang dikendalikan oleh output mikro di sisi stator motor. Ketika Anda mencolokkan motor, garis drive melayang sejak port mikro dipangkas hingga booting selesai. Karena garis port ini masuk ke gerbang AND dan mengambang, Anda berakhir dengan sekitar 5 siklus AC di atasnya dengan amplitudo yang cukup untuk menembakkan gerbang dan ini triac. Ini menempatkan sekitar 3-5 setengah siklus garis pada stator, dengan puncak hingga 100A tergantung pada impedansi sumber. Ya. Kesalahan desain lainnya - seharusnya ditarik ke bawah.

Masalah - ini tidak sering terjadi, atau kegagalan daya MOSFET. Dari ratusan motor, kami mengalami tiga kegagalan dengan tenaga FET yang disingkat menjadi drain dan gate ke sumber. Pertanyaan - Saya mencoba untuk memutuskan apakah rangkaian lonjakan arus ini (yang mendorong voltase ke armature - dan rasio belokannya adalah 1: 1) kemungkinan dicurigai, mengingat rangkaian MOSFET daya yang dirancang dengan buruk. MOSFET berada tepat di seberang lilitan angker. Ketika motor gagal, itu tidak gagal selama menjalankan. Tampaknya gagal segera setelah Anda tancapkan. Bukti saya semua langsung - saya sejauh ini tidak dapat memaksa kegagalan. Tetapi lonjakan besar-besaran pada plugin, kelangkaan kegagalan, dan kesulitan menduplikasi tampaknya menunjukkan hal ini. Jika saya salah jalan, saya perlu tahu dan tahu mengapa. Ini sepertinya merusak FET, tapi aku

Saat ini saya menggunakan beberapa motor, menggunakan PLC untuk mengawasi mereka. Rencananya adalah siklus sampai kegagalan, terapkan koreksi desain dan jalankan kembali. Kecuali saya mendapatkan sedikit kejeniusan.

mosfet motor Mike Lipphardt
sumber
Selamat datang di EE.SE. Secara keseluruhan, ini adalah pertanyaan pertama yang cukup bagus. +1 dari saya.
Adam Lawrence
3
Lebih jauh ke pertanyaan - jika saya mencari kesalahan yang tidak bisa saya tiru, dan saya menemukan beberapa 'kejahatan' di sana yang membuat saya menggaruk kepala, saya akan melakukan apa yang saya bisa untuk memperbaiki kejahatan itu walaupun akar masalahnya tetap ada sukar dipahami. Memang menyebalkan, tetapi kadang-kadang jarang, masalah sudut harus diperbaiki secara empiris, dengan membuat perbaikan dan melihat apakah tingkat kegagalan dari waktu ke waktu dan kuantitas meningkat.
Adam Lawrence
2
Ini hanya spekulasi, tetapi jika Anda memiliki MOSFET dengan gerbang mengambang, dan Anda menerapkan pulsa tegangan ke saluran, kapasitansi drain-to-gate dapat menyebabkan tegangan gerbang-ke-sumber melebihi nilai transistor dan membuat kegagalan permanen.
Dave Tweed
Untuk komentar pertama - kami adalah perusahaan baru dan hiper sensitif terhadap kegagalan lapangan. Saya setuju bahwa ini adalah tindakan yang masuk akal - perbaiki kesalahan dan lihat data pengembalian. Ini dipertanyakan apakah manajemen akan membeli itu tetapi patut dicoba.
Mike Lipphardt
Untuk komentar kedua, kopling kapasitif ke gerbang agak membuatku sedikit takut juga. Baris itu seharusnya ditarik ke bawah jika bukan karena alasan lain selain perlindungan ESD, tetapi akan terlindungi dari mode kegagalan ini juga. Saya berpikir seperti itu ketika saya memulai program tes siklik. Terima kasih.
Mike Lipphardt

Jawaban:

2

Gerbang FET TIDAK HARUS mengambang.
Tidak ada yang bisa dijamin dalam kondisi itu.

Kapasitansi Miller akan dengan senang hati memasangkan sinyal drive besar ke gerbang dari drain transien. Gerbang yang digerakkan di atas nilai Vgsmax-nya sering kali akan cukup menusuk oksida gerbang dan setiap kombinasi hard shorts antara GDS dapat terjadi. Saya telah melihat DS pendek dengan G terbuka, GS pendek dengan D terbuka, GDS semua pendek dan mungkin GD pendek dengan S terbuka tetapi saya tidak akan 100% yakin akan hal itu.

Untuk APAPUN daya FET dengan beban induktif saya menambahkan zener GS dipasang sedekat mungkin dengan FET, dengan nilai tegangan di atas Vgs_drive_max dan nyaman di bawah VGS_abs_max. Ini mengubah sirkuit yang gagal dalam hitungan menit hingga jam menjadi sirkuit yang tidak pernah gagal.

Russell McMahon
sumber