是什么杀死了我的MOSFET

这是我在电子堆栈交换上的第一篇文章。我是电子产品的业余爱好，并且是编程方面的专业人士。

我正在研究用于加热工件的电感器电路。我有一个工作设置@ 12Vac。简而言之，电路中包含以下元素：

• 微控制器通过自己的电源产生直流电压为50％的脉冲，并与为螺线管供电的变压器共享接地。
• 低端有2个MOSFET（100Amps继续提供150Vds的漏极电流），以通过
• 一个11圈的3570 nH螺线管，直径约5厘米，由直径为1厘米的铜管制成。（计划稍后再通过盘管进行水冷）
• 一个230Vac至12Vac的变压器，可提供高达35A的峰值，或一段时间内提供20A的峰值。
• MOSFET驱动器（TC4428A）驱动MOSFET的栅极
  • 每个MOSFET的栅极到源极上都有一个10K电阻。
  • 每个MOSFET栅极至源极上都有1000pF陶瓷电容器（以减少栅极上的某些振铃）。Vpkpk的闸门电压约为17V

现在，当我想通过使用焊接机（MOSFET可以处理）的焊接机向电路施加48Vac时，电路短路（48Vac =〜68Vdc * 2 = ~~ 136Vpkpk）。没爆炸，MOSFET合二为一。但是MOSFET的引脚（栅极，源极，漏极<->栅极，源极，漏极）之间的电阻都为0或非常低（<20Ohms）。所以他们坏了。

是什么导致我的MOSFET损坏？组件死亡时很难检查电路。

我的设备仅由示波器和万用表组成。

当电磁阀未通电时，在没有C2和C3的门上响起。与变压器共享公共接地。从MCU到TC4428A驱动器的电线为5厘米。从驱动器到大门，导线约15厘米。这会引起铃声吗？从TC4428A驱动器到栅极使用的大约2mm的电线。

在未给螺线管供电的情况下，使用C2和C3在门上产生无声振铃。共享共同点。看起来比第一张图片好得多。

螺线管通电时在盖茨振铃。螺线管通电时，为什么振铃会增加？如何在保持开关速度的同时防止/减小振铃？

使用〜150Khz的螺线管中的工件在源极至漏极上进行测量。如上图所示，如果信号是干净的，它将产生约41伏的Vpkpk。但是由于峰值，它约为63伏。

150％超出/不足Vpkpk的后者会是问题吗？这会导致（48Vac => 68Vmax => 136Vpkpk * 150％=）〜203Vpkpk吗？如何减少在“源”->“漏极”上测量的波上的噪声？

编辑 这里，我从驱动器上断开了一个MOSFET栅极。CH1是栅极，CH2是仍连接的MOSFET的漏极。现在两个波浪看起来都很好。没有/最小电流在这里流动。当我将两个MOSFET都连接到驱动器并测量两个门之间的电阻时，它表示为24.2K欧姆。可能是如果TC4428A驱动器打开了一个MOSFET，那么当驱动器将其导通时，它仍会从其他MOSFET栅极接收信号吗？像这样放置一个二极管Driver --->|---- Gate以确保没有噪声是否有意义？优选地，当然具有低电压降的二极管。

从驱动器到大门，导线约15厘米。这会导致冲洗吗？

几乎可以肯定，可以肯定的是，这会通过以下一种或多种机制破坏MOSFET：

1. $V_{G(max)}$
2. $V_{DS(max)}$
3. 由于开关缓慢和意外传导而导致的简单过热

＃3发生时应该很明显，但是其他两个可能很难看清，因为它们是短暂的条件，可能太短暂而无法在示波器上看到。

C2和C3没有减少振铃。您会在栅极上振铃，因为MOSFET栅极的电容（以及添加到其中的C2，C3）加上通过驱动器的导线环路和MOSFET栅极-源极形成的电感构成一个LC电路。振铃是由电容和电感之间的能量反弹引起的。

您应该将驱动器尽可能靠近MOSFET。1厘米已经太长了。较长的栅极走线所产生的电感不仅会引起振铃，而且还会限制开关速度，这意味着晶体管的损耗会更大。这是因为电流的变化率受到电感的限制：

$v$$L$

除了将栅极驱动器靠近MOSFET之外，您还希望最小化通过栅极的电流必须采用的路径的环路面积：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

电感与图示的面积成比例。

电感限制了开关速度，也限制了栅极驱动器将MOSFET关断的程度。随着刚关断的MOSFET上的漏极电压发生变化（由于另一个MOSFET导通以及线圈的互感），栅极驱动器必须在MOSFET的内部电容充电或放电时提供或吸收电流。这是International Rectifier-Power MOSFET Basics的插图：

$R_G$$di/dt$，因此栅极驱动器只能对这些电流做出如此快速的响应，因此栅极走线电感与MOSFET电容之间的谐振会产生明显的振铃和过冲。您的C2和C3只是用来改变这种共振的频率。

$V_{th}$ MOSFET的，当它应该关断时，它会开始导通一点。这会改变连接到另一个电感器的已连接电感器的电流和电压，这会在另一个MOSFET中引入这些电容性电流，这只会加剧问题。但是，当线圈不通电时，无论晶体管开关如何，漏极电压都为0V，并且这些电容性电流（因此，开关晶体管必须移动的总栅极电荷）要少得多，所以您看到更少的铃声。

该电感也可以电磁耦合到其他电感，例如电磁线圈。随着通过环路的磁通量的变化，会感应出一个电压（法拉第感应定律）。最小化电感，您将最小化该电压。

摆脱C2和C3。如果在改善布局后仍需要减少振铃，可通过在栅极和栅极驱动器之间与栅极串联一个电阻来实现。这将吸收反弹的能量，引起振铃。当然，它也会限制栅极电流，从而限制您的开关速度，因此您不希望此电阻大于绝对必要的电阻。

您也可以用二极管或晶体管旁路增加的电阻，以使关断比开通更快。因此，可以使用以下选项之一（但仅在必要时使用；更可取的是简单地消除振铃源）：

^{模拟该电路}

尤其是在Q3的最后一种情况下，您实际上已经实现了一半的栅极驱动器，因此保持迹线较短和环路面积较小的担忧同样适用。

要将FET漏极上的电压正确钳位到合理值，请考虑以下事项：-

两个线圈的自然运行（如果两个半线圈之间存在明显的磁耦合）是在交替的循环中每个漏极上产生两倍的电源电压。

就像跷跷板一样，中点（Vs）不动。通过变压器的作用将一半拉下，另一半升高。

这自然意味着FET的额定值必须至少是电源电压的两倍，否则会被炸掉。由于耦合不完美，齐纳二极管会捕获高于两倍Vsupply的任何东西。

建议 -选择额定值为3倍电源电压的FET和额定电压为电源电压的齐纳二极管。最小5W齐纳二极管。完全摆脱330nF电容器-如果您认为这将以某种方式调整发出的磁场，请再考虑一下，因为它只是用电流脉冲杀死了FET。也许1nF才是宜居的。使所有连接尽可能短-导线中的杂散电感也可以成为杀手，并且至少可以提供那些特殊的栅极振铃电压，尽管这很可能是由于FET栅极驱动器的驱动能力不足所致-实际上，漏极通过内部寄生电容耦合回到栅极，并防止干净的导通和关断。