寻找有关为什么我的N通道mosfet遭到破坏的帮助


10

我的设计继承了相当标准的n通道mosfet,该mosfet驱动继电器来控制电动机和执行器。

在最近的构建中,我们开始在n沟道mosfet上获得50%的故障率。以前我们没有mosfet的失败。到目前为止,我唯一能找到的区别是继电器和mosfet上的日期代码不同。否则,一切都不会改变。

mosfet是安森美半导体2N7002LT1G

继电器是欧姆龙电子G6RL-1-ASI-DC24

反激二极管是ON半导体MRA4003T3G

通过ON半导体对mosfet进行了检查,发现它很可能被过高的电压破坏了。但是到目前为止,我还没有看到MOSFET上的电压尖峰超过30V。

这是带有MOSFET /继电器/二极管的电路部分。

Answers:


6

我猜这是在您最近的版本中未正确焊接二极管,或者您有一些不良零件。拿一块发生故障的板子,更换FET,然后在关闭继电器的同时快速观察漏极。然后,将所有焊料连接回流到二极管周围,甚至将焊锡丝直接从二极管回流到继电器,然后再次查看信号。

您显示的是原理图,而不是物理布局。二极管相对于继电器和FET在哪里?如果距离太远,则其电感会部分破坏其目的。

另一个可能是,这始终是一个糟糕的设计,现在您得到了一些差异很重要的部分。尝试立即在继电器上放一个小盖。这将减缓电压变化,从而使电路的其他部分可以继续工作。如果继电器不在板上,则必须分别保护FET漏极。这可能意味着板上有一个单独的反向二极管,可能在漏极上有一个小小的接地电容。您不希望在此处放置太多,因为它会在接通电源时产生一个小的浪涌,但是将其从几百pF降至nF左右,应该会减缓电压变化。

VBATT是什么电压?为什么二极管不是肖特基二极管?


1
感谢您的反馈意见。二极管位于继电器旁边。VBATT由电池供电为24V。我不确定为什么二极管不是更有意义的肖特基二极管。该零件在板上的其他位置使用过,因此我猜他们希望节省使用不同零件类型的时间。
克里斯·劳伦斯

4
  • 将R38更改为10k可能会有所帮助。

  • 跨栅源添加齐纳二极管可能会有所帮助

显示所有相关电路可能会很有帮助-在这种情况下,ACTCTRL1后面隐藏的内容可能相关也可能不相关。

它为什么会在批次之间变化并不明显,但需要检查的是栅极电压永远不能超过(或接近其最大额定值(Vgsmax)。这取决于ACTCTRL1的阻抗。米勒电容将耦合漏极的关断电压)栅极的阻抗必须钳制为小于Vgsmax。FET批次之间Vgsmax可能有所不同,但这不太可能。

如果有疑问,则在栅极到源极之间放置一个比V_gate_drive_max电压稍高的齐纳二极管(阴极到栅极,因此齐纳二极管通常不会导通)。

R38可能远远高于100k所需的值。奇怪的是,这可以说是10k,并且可能在批次之间进行了更改,恕不另行通知。Miller电容的能量必须将其驱动到高于Vgsmax的水平才能破坏FET,因此10k会使该能量提高10倍。对于5V驱动器,一个10k的驱动器将需要0.5mA的电流,因此大多数驱动器对此都不会有问题。如果ACTCTRL1不是直接连接到驱动引脚,而是具有串联电阻,则可能需要按比例减小电阻。


3

您提到故障分析指向过电压,因此这可能无关紧要,但要确保二极管没有向后放置。使用500ma(max)FET和1A(max)二极管,几乎可以肯定的是,在使用正向偏置二极管的情况下,FET首先会失效。

我们曾经有一家装配厂使用像您一样的SMT二极管来为我们做这件事(丝网印刷完全被零件遮盖了)。找到它花费了令人尴尬的长时间,但这只是一个简单的修复...在新的装配车间。


如果是这种情况,那么中继将永远不会接通。他们大概会立即注意到这一点。
奥林·拉斯罗普

@OlinLathrop-对于额外的点,二极管可能会由于极性错误而损坏,并且无法断开,继电器将运行。....鼓滚动.....然后关闭继电器:-)。Zap。
拉塞尔·麦克马洪

@Russell:我自己还没有看过数据手册,但是DeanB似乎认为二极管比FET更坚固。不过,这当然是要检查的东西。查看是否在故障单元上向后安装了二极管。
Olin Lathrop 2012年

谢谢。我们一定会返回并检查某些故障设备上的二极管极性。我不确定是否已经检查过,但是我以前将这些类型的部件向后安装。
克里斯·劳伦斯

@Olin-是的-我在第二个答案中看到了这一点-有种种迹象表明FET将在第一时间死亡。墨菲可能过得不错,但可以肯定地说,但是,大多数情况下,二极管应该容易超过FET的寿命-主要原因是FET电流限制在约1.5A,因此具有很高的Rds,而二极管在该电流下下降约1V。FET中的耗散几乎全部,而FET Rth甚至比二极管还要差。。
拉塞尔·麦克马洪

2

我看到这本质上就是DeanB所说的。这增加了一些数字,并在整个区域中徘徊了一点。

如果以错误的极性安装了D21,则FET将几乎立即失效。:

过度消耗造成的故障几乎可以肯定。
如果二极管出现故障,则由于感应尖峰,FET会很快失效。


FET导通,二极管通过FET从24V接地。
二极管开路失败。
继电器现在开始工作。
在继电器释放时,您现在有一个电感尖峰且没有二极管... :-(。

7002的电流能力不是很高,可能会限制在“几”安培的电流。可能首先要自毁的是二极管和MOSFET之间的释放。如果MOSFET先死,则继电器永不工作。
如果二极管先死,则继电器至少运行一次,可能还会运行多次。

所以:

  • 检查二极管的极性。
  • 观察示波器的排水情况。
  • 用示波器9观察底座(请参阅我的其他答案)。

此处的二极管数据表的额定值为88 C / W,带1英寸见方的焊盘,因此不需要过多的过电流即可热死。

MOSFET的额定功耗为300 mW,功率为417 C / W。 !!!!!!!!!!!! 。此处的数据表中的 所有驱动器都具有约1.6A的良好性能,然后会下降所需的电压,而二极管在1.6A的Vf约为1伏时几乎不会产生汗水,因此,如果二极管相反,您将获得约P_transistor = VI ~~~ =(24-1)x 1.6 =〜30瓦。
死亡几乎是瞬间的。


2

您可能需要更快的二极管。我为该部分准备的数据表没有列出前向恢复时间,这通常意味着它足够长,所以没有人关心恢复时间。一批二极管的恢复时间可能更快,而另一批二极管的恢复时间则更慢,现在您的批处理速度很慢,因此电感性突跳足以在二极管恢复之前就将FET断开。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.