Saya mencoba dengan beberapa konfigurasi di mana 16 + 16 MOSset masing-masing 240A (benar-benar kasus mereka terbatas pada 80-90A karena terminal sumber, tetapi saya menggandakan termminal ini dengan kawat tembaga yang sangat tebal untuk masing-masing.) Dikonfigurasi dalam pengaturan yang sangat simetris, 16 MOSFET dalam posisi transistor dan 16 dalam konfigurasi penyearah sinkron, dan mereka tampaknya gagal di beberapa titik dan saya tidak tahu bagaimana cara menghindari kegagalan.
Mereka diserang semua dengan driver IR21094S, dan masing-masing 2 transistor digerakkan oleh driver TC4422 totem-pole MOSFET. Motor adalah motor kompon dc 10kW, yaitu 200A nominal dan mungkin mengambil 1600A pada awalnya. Induktansi tampaknya 50uH, peningkatan kecepatan arus dalam pulsa adalah = 1 A / μs pada 50V Frekuensi yang dipilih adalah 1kHz, PWM buck dengan konfigurasi rektifikasi sinkron
Saya tidak tahu mengapa, bahkan rangkaian dibuat dengan hati-hati, dengan 4 modul yang disuplai secara simetris dan dengan konduktor output terpisah hingga motor, dan dengan snubber independen, dan dengan snubber motor, transistor masih gagal. Rangkaian tampaknya bekerja dengan baik tetapi, setelah beberapa waktu, seperti puluhan menit (suhu normal, sekitar 45 C) biasanya pada akselerasi, biasanya dioda sinkron gagal, diikuti oleh semua transistor
Saya awalnya mencoba merasakan arus pada MOSfets menggunakan MOSFET kecil secara paralel (tiriskan, gerbang / gerbang melalui zenner, sumber mos kecil ke resistor 22 ohm dan setelah ke penguat tegangan untuk mengaktifkan sirkuit perlindungan shutdown cepat) , tetapi karena waktu pergantian yang lebih cepat, MOSFET kecil masuk selalu sebelum transistor utama, mengganggu sirkuit perlindungan dan membuatnya tidak dapat digunakan ...
Tidak ada tembakan, saya menggunakan celah 2us melalui driver, saya hanya menduga asimetri dalam induktansi parasit. Berapa banyak MOSFET yang berhasil Anda paralelkan dan dalam kondisi apa?
Salah satu dari 8 modul daya
Semua modul daya
Beberapa pembalap
Setengah dari majelis
Semua tumpukan, tanpa kapasitor
Sinyal keluaran
Jatuh, keluaran kuning, pasokan 48V biru Pasokan hanya ditopang oleh beberapa kapasitor keramik 100uF dan 100nF yang didistribusikan secara sporadis, untuk menghindari luka bakar MOSFET dengan uji awal kesalahan penanganan
Meningkat tajam; Anda dapat melihat overshoot sangat kecil, hanya 5 volt. Transistor berada pada peringkat 75v
sumber
Jawaban:
Pada 1600A, saya berharap Anda mendekati masalah ini dari pilihan komponen switching yang salah. TO-220 N-FET yang disolder ke papan tembaga tampaknya tidak cukup untuk aplikasi ini dan sejumlah besar perangkat berarti probabilitas kegagalan komponen tinggi dan dapat mengalir.
Untuk aplikasi drive motor, FET paket modul mungkin lebih tepat, bahkan jika per unit lebih banyak.
Modul-modul ini akan memungkinkan Anda untuk mengurangi jumlah total perangkat switching dalam desain Anda dan memungkinkan Anda untuk memasangkannya dengan bus bar daripada bermacam-macam FR4 berpakaian tembaga telanjang.
Bahkan beralih ke paket FET bertimbal / SMD yang berbeda mungkin lebih sesuai dan memungkinkan lebih sedikit komponen:
Ingat: waktu Anda sangat berharga. Membangun kembali sistem setiap kali Anda mengalami kegagalan besar akan merugikan Anda dan membuat Anda kembali dari menyelesaikan dan memverifikasi sistem. FET yang lebih baik mungkin mahal, tetapi tidak meledakkan puluhannya untuk kesekian kalinya akan menghemat komponen dan waktu Anda.
Untuk diagnosis desain yang Anda sajikan:
Di papan driver Anda, sepertinya Anda memiliki terlalu sedikit kapasitansi penahan bootstrap. 3x100nF hampir pasti perlu ditambah dengan 1s hingga 10s uF untuk memastikan bahwa pasokan driver gerbang tetap stabil.
Dalam pengujian Anda, sudahkah Anda memverifikasi bahwa variasi keterlambatan / pemilihan drive gate-to-channel dapat diterima, bahkan dalam waktu mati Anda yang murah hati? Modul-to-module tembus juga dimungkinkan, terutama jika driver gerbang gagal, membiarkan FET dihidupkan. Selain itu, memeriksa suhu kasing selama operasi dengan termokopel atau kamera IR akan memungkinkan Anda untuk memverifikasi bahwa bagian-bagian tersebut terlalu panas atau tidak.
Penyebutan Anda tentang 'meningkatkan' ujung transistor sepertinya tidak akan banyak membantu, mengingat paket 246A silicon / 196A memberi peringkat batas IRFS7730 . Ini juga merupakan pekerjaan tambahan yang diperlukan untuk merakit sistem, meningkatkan biaya tenaga kerja dan potensi yang tidak dapat diandalkan.
Selain itu, gambar naik dan turun Anda menunjukkan masalah parah dengan kapasitansi bypass. Anda menurunkan voltase bus Anda ~ 50% ! Anda HARUS memiliki kapasitansi bypass yang cukup baik dalam nilai total (100+ uF, kemungkinan) dan dalam peringkat arus riak (> kondisi stabil 100Arms, lebih saat startup) untuk berhasil mengimplementasikan sistem Anda. Suplai "browning out" sangat keras mungkin menjadi bagian dari alasan kegagalan sistem lengkap Anda. Kapasitor ini akan mahal. Bagian-bagian di sepanjang garis kapasitor film ini mungkin sesuai, tergantung pada metode dan persyaratan konstruksi Anda.
Tautan tambahan: Catatan aplikasi Infineon tentang Peringkat Saat Ini dari Semikonduktor Daya dan Desain Termal
sumber
Anda dapat memposting skema Anda untuk info lebih lanjut, gate gate berperan dalam kecepatan nyala / mati (tidak hanya arus yang disediakan oleh tiang totem)
1. Tegangan
Saya telah bekerja dengan MOSFET daya di topologi setengah jembatan dan jembatan penuh dan salah satu penyebab kegagalan tampaknya adalah lonjakan tegangan. Dioda TVS di seluruh saklar sisi bawah dapat membantu. tegangan MOSFET overrate (VDS) Jadi untuk sistem 24v, gunakan 75v MOSFET, untuk sistem 36V menggunakan MOSFET 100V dan untuk sistem 48V menggunakan MOSFET 150V.
2. Saat ini
Tingkat saat ini MOSFET Anda dengan benar untuk kondisi mapan dan kondisi arus berlebih, gunakan jumlah MOSFET yang dapat menangani dengan aman (batas termal) menangani peringkat terus menerus dari motor dan paku yang dibuat oleh MOSFET sendiri karena dapat menangani arus lebih dengan mudah, Anda tidak perlu 16 MOSFET, misalnya Infineon MOSFET ini adalah peringkat 7.5mohm pada 150v dalam paket to220. Jadi untuk 200a 8 dari ini secara paralel harus berfungsi jika heatsink dengan benar. Kehilangan daya pada setiap transistor adalah (200/8) x (200/8) x7.5 = 4.6w yang realistis. dan mendorong 25a per transistor jauh di bawah batas wirebond max, yang menyisakan ruang untuk lonjakan saat ini.
3. Pembatasan saat ini
Menambahkan sensor arus, efek hall atau shunt 1 mili ohm dengan penguat indra saat ini harus bekerja dalam membatasi perlambatan akselerasi, dan mencegah kondisi arus berlebih jika Anda mencicipi arus dan mengendalikan PWM dengan cukup cepat ( batas siklus per siklus saat ini )
4. Gerbang Drive dan Tata Letak
Salah satu faktor yang paling penting adalah tata letak sirkuit power dan gate drive Anda karena Anda beralih arus tinggi di beberapa kilohertz, setiap induktansi menyimpang di sirkuit akan menciptakan lonjakan tegangan besar, terutama di gerbang dan sumber MOSFET. untuk 16 MOSFET saya bisa membayangkan panjang jejak atau kawat driver gerbang! mencari beberapa catatan aplikasi tentang meminimalkan drive gerbang berdering an-937 dan APT0402 .
EDIT:
Setelah melihat skematis Anda: Saya sarankan:
1 - AKU AKAN STRES Lebih lanjut tentang menilai tegangan MOSFET yang berlebihan dan saya akan mencadangkan jawaban saya dengan standar otomotif yang menggunakan transistor 40v dalam sistem mobil 12v, dan 75v untuk sistem listrik truk 24v. Saya pikir alasannya adalah load dump dan paku tersebut. ini akan membuktikan penting dalam pengujian lapangan di lingkungan yang keras tidak di bangku tes Anda. Jadi yang paling bisa Anda lakukan adalah menggunakan MOSFET IRFP4468PBF (nilai 100v tidak 75v atau 60v seperti) ingat sistem 48v sebenarnya bukan 48v, karena baterai terisi penuh apakah lithium atau asam timbal sekitar 55 hingga 60v sehingga Anda perlu menjaga margin.
2- Tambahkan gerbang resistor sekitar 3-5ohm untuk setiap transistor (mereka tidak akan memperlambat pergantian On) ingat 15/3 = 5A per transistor yang dapat mengisi gerbang Qg = 500nC di: dt = q / I = 100ns yang lebih dari cukup untuk frekuensi switching 20khz.
3-fast mematikan sirkuit tidak diperlukan, cukup gunakan dioda schottky anti paralel ke gerbang resistor, karena TC4422 akan mematikan MOSFET dengan cepat.
4-GUNAKAN HEATINK LEBIH BAIK, saya tidak bisa percaya bahwa Anda mendorong jumlah arus dari MOSFET dan hanya menggunakan sepotong logam kecil untuk menghilangkan panas, terutama jika papan bekerja untuk kadang-kadang mereka gagal, itu berarti kegagalan karena terlalu panas . jika Anda memiliki imager termal yang akan sangat bagus dalam mendeteksi konsentrasi tegangan panas. pasang MOSFET ke aluminium dari batang tembaga tebal dan gunakan kipas angin jika perlu sesuatu yang digunakan dalam mesin las
omong-omong ada posting di situs web ini yang akan memberi tahu Anda bagaimana menghitung resistensi termal dan berapa banyak panas akan menumpuk dari transistor pada kehilangan daya yang ditentukan.
5 - maaf atas kesalahan pada sensor saat ini saya maksud shunt harus 100micro ohm (bukan 1milli). Lebih baik menggunakan kontak sensor hall kurang terisolasi di sekitar kawat seperti ini . Ingat, sensor arus dua arah sangat penting dalam drive motor karena Anda dapat memasangnya pada kawat motor (bukan sebelum ground) untuk merasakan pasokan arus dan arus regeneratif selama pengereman sehingga Anda dapat membatasi kedua arus.
sumber
Kami menggunakan 4 x 100A (8 termasuk FET pemblokiran terbalik), dan diuji ok dengan 400Amp.
Kami memiliki masalah dengan lonjakan induktif, meskipun MOSFET diberi peringkat untuk daya breakdown (TIDAK SEMUA MOSFET DITINGKATKAN KE SURVIVE VOLTAGE BREAKDOWN). Tegangan breakdown tidak seimbang, dan satu MOSFET mengambil sebagian besar daya induktif mematikan. Dan tegangan rusak tidak meningkat dengan suhu.
Dalam kasus kami, kami tidak melebihi nilai arus pada uji gangguan tegangan kami, karena kami bisa mendapatkan kegagalan gangguan tegangan hanya dengan menggunakan induktor yang lebih besar. Tetapi dalam kasus Anda, Anda bisa mengalami kegagalan arus puncak selama gangguan tegangan bahkan jika Anda tidak mengalami kegagalan termal.
Juga, tidak jelas apa yang Anda maksud dengan "case-terbatas karena terminal sumber". Saya pribadi tidak menggunakan MOSFET di mana saya dapat meningkatkan peringkat saat ini dengan menggunakan konduktor yang lebih besar.
Catatan: MOSFET berbagi saat ini secara alami, Rds meningkat dengan saat ini.
Catatan lain: Anda harus mengaktifkan FET sepenuhnya. Mereka masing-masing akan memiliki tegangan ambang yang berbeda. Ini bukan masalah jika turn-on Anda lebih cepat daripada peningkatan induktif Anda.
sumber