Двойной N / P-канал MOSFET умирает с дымом

8

Я построил следующую двухтактную схему MOSFET N-MOS & P-MOS. Его целью является управление некоторыми внешними светодиодами от 3,3 В микропроцессора.

Однако, похоже, существует проблема, когда двойной MOSFET-чип «SI4554DY-T1-GE3 Dual N / P-Channel» умирает от ужасной дымовой смерти при подключении 12 В, как показано на схеме ниже.

Дым появляется даже при отсутствии нагрузки и полевые МОП-транзисторы (в режиме ожидания).

Насколько я могу видеть из таблицы , ни одно из ограничений (V [GS] <20 В, V [DS] <40 В) не превышено.

Можете ли вы помочь в выявлении проблемы? Спасибо!

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

— Johis
источник

2

Какое напряжение затвора при подключении 12В? Вероятно, оба мосфета проводят, замыкая друг друга. Кроме того, почему вы используете push-pull для этого? N-mosfet не делает ничего полезного в управлении вашими светодиодами ...

— marcelm

1

Когда вы подаете питание, вы полагаетесь на R2, чтобы зарядить ворота двух MOSFET. Сколько времени это займет, и сколько тока течет через них за это время?

— Дэйв Твид

1

Вы можете добавить переключатель между 12 В и где он питает M1? Таким образом, вы могли бы подать питание 12 В и позволить ему стабилизироваться, а привод затвора стабилизируется до того, как вы включите двухтактную цепь. Это исключает или замедляет время медленного нарастания блока питания, что приводит к тому, что оба устройства работают одновременно. Я также попытался бы уменьшить подтягивание 47 K до 4K7 для более короткого времени нарастания, пока оно заряжает ворота, хотя я думаю, что это менее вероятно.

— TonyM

1

Вероятно, это как-то связано с пусканием 222A, когда они оба включены одновременно.

— Trevor_G

2

Часть, фактически установленная на плате, 51K. Почему люди настаивают на том, чтобы показать нам схемы, которые не отражают реальность их ситуации? Обозначения ссылок также неверны.

— Дэйв Твид

7

Ваша конфигурация Push-Pull инвертирована. N-канальный MOSFET должен быть подключен к + ve rail, а P-канальный MOSFET должен быть подключен к -ve rail. Ваша схема взрывается, потому что оба МОП-транзистора включаются на некоторое время, когда вход изменяется с низкого на высокий или с высокого на низкий. Это приведет к короткому замыканию, и вы получите волшебный дым!

Пожалуйста, смотрите ссылку ниже:

http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/MOSFET.html

— vivekkholia
источник

Я уверен, что дизайн должен быть правильным. Я использовал этот двухтактный дизайн несколько раз. Разница сейчас в том, что я использую компонент с двойным МОП-транзистором по сравнению с использованием отдельных МОП-транзисторов в прошлом. В поисках полумостового драйвера mosfet оба проекта кажутся популярными.

— Johis

1

@ Johis есть существенная разница во времени переключения Mosfets. Даже если вы можете гарантировать одновременное поступление стробирующих сигналов, будет время «оба включения». Я предлагаю вам либо управлять воротами отдельно, либо добавить некоторую индуктивность в линию электропередачи с обратным диодом, чтобы отключить шипы.

— Trevor_G

1

@ Johis, я чувствую себя глупо, потому что я смотрел на это ранее, когда я проверял, правильно ли подключены источники FET на вашей печатной плате. Но ваша схема сработала бы ... если бы у ваших ворот было очень быстрое время нарастания и спада. Чтобы избежать проблем, гораздо лучше и проще использовать противоположную схему, показанную ссылками Vivekkholia. Это обеспечивает отключение обоих полевых транзисторов при переходе напряжения затвора через «мертвую зону» между очень высоким и очень низким. Мне показали это на моторных приводах несколько десятилетий назад, следовало бы это заметить.

— TonyM

1

@ Johis, если вам нужно использовать ту же конфигурацию, что и вы, то подумайте о вождении MOSFET отдельно. Разрешить мертвое время, чтобы убедиться, что они не проводят в то же время.

— Вивекхолия,

1

@WhatRoughBeast Это было не просто неправильно . Вероятно, это не имело отношения к заданному вопросу. Я также сказал некоторые дополнительные вещи, прежде чем отправлять его. Убрал это все же.

— Вивекхолия

3

Двухтактные схемы такого дизайна печально известны тем, что они перегорают из-за непреднамеренного включения обоих МОП-транзисторов одновременно.

Очевидно, что это может произойти во время переключения, но это также может произойти при подаче питания на цепь. Импульс тока, как правило, очень короткий, однако, чем меньше устройства mosfet, тем более вероятен отказ одного или обоих из них.

Таким образом, при использовании двухтактных приводов рельсов и рельсов требуется, чтобы была обеспечена некоторая защита, чтобы ток не проникал через мост.

Ниже приведен пример, в котором в качестве дросселя тока используется встроенный индуктор.

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Размеры L1 и D1 в приведенной выше схеме должны быть рассчитаны таким образом, чтобы ограничить время нарастания тока значительно меньшим, чем время переключения полозьев.

Резистор R2 должен быть включен, чтобы привести цепь в определенное состояние, в то время как логическая схема, которая его запускает, включается. Это особенно верно, если сигнал исходит от микро, который первоначально настроен как вывод с высоким импедансом. Будет ли этот резистор подключен к заземлению логической 1, будет зависеть от того, в каком состоянии вы хотите, чтобы выход начал работать.

C1 предназначен для защиты полевых устройств от любых пусковых пиков напряжения на блоке питания.

R1 также не должен быть слишком большим. Необходимо отключить емкость M1 и зарядить M2 достаточно быстро, когда транзистор отключается.

В конечном счете, с этим типом драйвера предпочтительно использовать отдельные управляющие сигналы со встроенным временем простоя, когда оба переключателя выключаются перед включением одного. В дополнение к большей защите вашего драйвера, он также добавляет возможность полностью отключить выход.

— Trevor_G
источник

1

Когда вы говорите «тестирование без сигнала привода», вы имеете в виду «нет привода» - это заземление с низким сопротивлением или O / C.

Если Vin всегда высокий или низкий, то определяется состояние Q1.
Но O / C Vin позволяет Q1, возможно, частично включиться - что может иметь катастрофические последствия.
В любом случае, резистор с высоким значением от базы Q1 к земле в порядке - скажем, 10 кОм.

Несколько человек упомянули прохождение через M1 и M2, и было предложено несколько схем. ВОЗМОЖНО полезно использовать стабилитрон от Q1 C для каждого затвора FET и резистор для каждого FET, который выключает каждый FET от затвора к источнику.
2 x, скажем, стабилитроны 6 В 8 при питании 12 В означают, что кроссовер минимален.

На приведенной ниже схеме предположим, что V + равно 12 В, а FET Vgsth равно 2 В в каждом случае.
FET ниже необходимого Vc, чтобы быть на 2V + 6V8 = 8,8 В или выше, чтобы включить.
FET верхний требует Vc, чтобы быть на 12 В - 8,8 В = 3,2 В или ниже, чтобы включить.

Для Вин <6,8 В. FET ниже полностью выключен.
Для Vin> 12 - 6,8 В = 5,2 В FET верхняя часть полностью выключена.
Эта существенная защита от мертвой зоны МОЖЕТ помочь предотвратить попадание.

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

— Рассел МакМахон
источник

Я проверю ваше предложение и вернусь к вам. Вышеупомянутый тест был с разомкнутой цепью в основании (так как я предположил, что утечки не будет достаточно, чтобы включить NPN BJT).

— Johis

@Johis Перед тем, как попробовать стабилитроны, просто добавьте опорную базу. Ток утечки умножается на бета (как минимум), и повышенный ток коллектора может возникать «как только он начнет работать». | Это определенно источник проблем в некоторых случаях. Так ли это здесь, это TBD. | NB - НИКОГДА не дайте Мерфи ровный перерыв - он вполне способен создавать проблемы, даже если вы все делаете правильно :-).

— Рассел МакМахон

0

12 В и нет ограничения по току. Предположим, что оба случая ведут себя по какой-либо причине и ведут к провалу. Установите резистор ограничения тока в источнике питания или резистор в источнике питания и резистор на землю для баланса выходного напряжения в пределах допустимого тока устройства (устройств).

Вскоре я собираюсь экспериментировать с полевыми транзисторами (MOS), и эта статья вдохновила меня! Спасибо :-)

— Том Миллер
источник