Mencari bantuan mengapa MOSFET saluran n saya hancur

Saya punya desain yang saya warisi dengan mosfet n-channel standar cantik yang menggerakkan relay yang mengendalikan motor dan aktuator.

Pada build baru-baru ini kami mulai mendapatkan tingkat kegagalan 50% pada n-channel MOSFET. Sebelumnya kami tidak mengalami kegagalan MOSFET. Satu-satunya perbedaan yang saya dapat temukan sejauh ini adalah kode tanggal yang berbeda pada relay dan MOSFET. Kalau tidak, tidak ada yang berubah.

MOSFET adalah ON Semiconductor 2N7002LT1G

Relai adalah Omron Electronics G6RL-1-ASI-DC24

Dioda flyback adalah ON semiconductor MRA4003T3G

MOSFET diperiksa oleh ON semikonduktor dan ditemukan bahwa kemungkinan besar dihancurkan oleh tegangan berlebih. Tapi saya belum bisa melihat lonjakan tegangan pada MOSFET di atas 30V sejauh ini.

Berikut adalah bagian dari rangkaian dengan mosfet / relay / diode.

Saya kira dioda tidak disolder dengan benar pada build baru-baru ini, atau mungkin Anda mendapatkan beberapa bagian yang buruk. Ambil salah satu papan yang gagal, ganti FET, dan lihat saluran dengan cakupan cepat saat relai dimatikan. Kemudian reflow semua sambungan solder di sekitar dioda dan mungkin bahkan kawat solder langsung dari dioda ke relai dan lihat sinyal lagi.

Anda menunjukkan skema, tetapi bukan tata letak fisik. Di mana dioda relatif terhadap relai dan FET? Jika terlalu jauh, maka induktansi untuk itu sebagian mengalahkan tujuannya.

Kemungkinan lain adalah bahwa ini adalah desain yang buruk selama ini, dan sekarang Anda punya beberapa bagian di mana perbedaan itu penting. Coba pasang topi kecil segera di relay. Itu akan memperlambat perubahan voltase sehingga bagian-bagian lain dari sirkuit dapat mengimbangi. Jika relai mati, maka Anda harus melindungi saluran FET secara terpisah. Ini bisa berarti reverse diode terpisah di papan dan mungkin topi kecil untuk mendarat di saluran pembuangan. Anda tidak ingin meletakkan terlalu banyak di sana karena akan menyebabkan lonjakan kecil ketika dinyalakan, tetapi beberapa 100 pF ke nF atau lebih harus memperlambat perubahan tegangan.

Berapa tegangan VBATT? Mengapa diode bukan Schottky?

• Mengubah R38 ke 10rb MUNGKIN membantu.

• Menambahkan zener di gerbang-sumber dapat membantu

Menampilkan semua sirkuit yang relevan dapat membantu - dalam hal ini apa yang bersembunyi di balik ACTCTRL1 mungkin relevan atau tidak relevan.

Mengapa itu akan berubah antara batch tidak jelas, tetapi sesuatu untuk memeriksa adalah bahwa tegangan gerbang tidak pernah bisa melebihi (atau mendekati nilai nilai maks (Vgsmax). Ini tergantung pada impedansi ACTCTRL1. Kapasitansi Miller akan pasangan mematikan tegangan dari saluran untuk gerbang dan ini HARUS dijepit oleh impedansi gerbang terlampir ke kurang dari Vgsmax.Vgsmax dapat bervariasi antara batch FET tetapi ini tidak terlalu mungkin.

Jika ada keraguan maka menempatkan dioda zener dari tegangan sedikit lebih dari V_gate_drive_max dari gerbang ke sumber (katoda ke gerbang sehingga zener biasanya tidak pernah melakukan).

R38 mungkin jauh lebih tinggi dari yang diperlukan pada 100k. Kemungkinannya adalah ini bisa dikatakan 10rb dan ini mungkin telah diubah antar batch tanpa pemberitahuan. Energi kapasitansi Miller harus mendorong ini ke atas Vgsmax untuk menghancurkan FET sehingga 10k membuat energi 10x lebih sulit menjadi bijaksana. Dengan drive 5V, 10k akan memerlukan drive 0,5 mA sehingga sebagian besar driver tidak memiliki masalah dengan ini. Jika ACTCTRL1 bukan koneksi langsung ke pin drive dan memiliki resistansi seri maka ini mungkin perlu dikurangi secara proporsional.

Anda menyebutkan bahwa analisis kegagalan menunjuk ke tegangan lebih, jadi ini mungkin tidak relevan, tetapi pastikan bahwa dioda tidak ditempatkan mundur. Dengan FET 500mA (maks) dan dioda 1A (maks), hampir pasti FET akan gagal pertama kali dalam kasus dioda bias maju.

Kami pernah memiliki rumah perakitan melakukan ini kepada kami dengan dioda SMT seperti milik Anda (silkscreen benar-benar dikaburkan oleh bagian). Butuh waktu lama yang memalukan untuk ditemukan, tetapi merupakan perbaikan sederhana ... di rumah perakitan baru.

Saya melihat bahwa inilah yang pada dasarnya dikatakan oleh DeanB. Ini menambahkan beberapa angka dan mengembara di sekitar area umum sedikit.

Jika D21 dipasang dengan polaritas yang salah, FET akan gagal hampir secara instan. :

Kegagalan karena disipasi hampir pasti.
Jika dioda gagal sebagai gantinya FET woll gagal segera setelah karena lonjakan induktif.

Pada FET, nyalakan dioda melakukan dari 24V ke ground melalui FET.
Dioda gagal rangkaian terbuka.
Relay sekarang beroperasi.
Pada rilis relai, Anda sekarang memiliki lonjakan induktif dan tidak ada dioda ... :-(.

The 7002 tidak terlalu tinggi saat ini dan mungkin akan membatasi saat ini pada "beberapa" amp. Ini mungkin merupakan rilis dioda antara dan MOSFET untuk melihat mana yang dapat merusak diri sendiri terlebih dahulu. Jika MOSFET mati lebih dulu relay tidak pernah beroperasi.
Jika dioda mati lebih dulu relay beroperasi setidaknya sekali, dan mungkin beberapa kali.

Begitu:

• Periksa polaritas dioda.
• Amati Tiriskan dengan osiloskop.
• Amati basis dengan osiloskop (lihat jawaban saya yang lain).

Lembar data dioda di sini berperingkat 88 C / W dengan bantalan persegi 1 inci sehingga tidak perlu terlalu banyak arus listrik untuk mati secara termal.

The MOSFET memiliki nilai disipasi 300 mW dan 417 C / W !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!! . Datasheet di sini. Wityh semua drive dalam penciptaan itu baik untuk sekitar 1,6A dan kemudian akan drop tegangan sebanyak yang Anda ingin makan, sedangkan dioda hampir tidak berkeringat di 1,6A dengan Vf sekitar 1 Volt, jadi jika dioda terbalik Anda akan mendapatkan tentang P_transistor = VI ~~~ = (24-1) x 1,6 = ~ 30 Watt.
Kematian akan hampir instan.

Anda mungkin memerlukan dioda yang lebih cepat. Lembar data yang saya tarik untuk bagian itu tidak mencantumkan waktu pemulihan ke depan, yang umumnya berarti itu cukup lama sehingga tidak seorang pun yang peduli dengan waktu pemulihan akan menggunakannya. Satu batch dioda mungkin memiliki waktu pemulihan yang lebih cepat, yang lain lebih lambat, dan sekarang setelah Anda memiliki batch yang lambat, tendangan induktif sudah cukup untuk menghancurkan FET Anda sebelum dioda dapat pulih.