Las causas más comunes de un FET por sobrecalentamiento son: -
1. El voltaje de la unidad de entrada no es lo suficientemente alto como para encender completamente el FET.
El PMOSFET en el SI4564 solo necesita 5V para encenderse y su controlador está suministrando ~ 9.5V, así que no creo que el bajo voltaje de la unidad sea el problema.
2. Los tiempos de subida / caída de la unidad de la compuerta son demasiado lentos, lo que provoca una gran pérdida durante el cambio.
Lamentablemente, su rastro está demasiado comprimido para medir con precisión los tiempos de subida y bajada. Después de contar los píxeles, mi estimación es ~ 1us en total, con ~ 0.5us en la región crítica donde el FET está parcialmente activado. ¿Es esto lo suficientemente rápido?
Una forma de reducir las pérdidas de conmutación podría ser cambiar el PWM de lado alto a lado bajo. El NMOSFET en el SI4564 tiene la mitad de la carga de la compuerta que el PMOSFET, por lo que debería cambiar aproximadamente el doble de rápido.
3. El consumo de corriente es demasiado alto, causando una pérdida excesiva de I 2 en Rdson cuando se enciende el FET, o en el diodo del cuerpo cuando pasa la corriente inversa.
Dice que el consumo de corriente promedio fue 'menos de 200 mA', pero a una PWM del 15%, la corriente peak será mucho mayor. Si la resistencia del motor y el generador de retorno de emergencia fueran las únicas cosas que limitaban la corriente pico, sería extremadamente alta (~ 40A), pero el motor debería tener una inductancia significativa que ralentice los cambios de corriente.
Con un 15% de PWM, la corriente promedio del motor debe ser 1/15% = 6.7 veces más alta que la corriente de la fuente de alimentación. Si la combinación de la inductancia del motor y la frecuencia PWM es lo suficientemente alta como para suavizar completamente las variaciones de corriente, entonces la corriente máxima será la misma. Sin embargo, a 20 KHz habrá alguna ondulación, por lo que la corriente máxima será aún mayor. Esto es importante porque la corriente rms también será mayor, lo que resultará en una mayor pérdida en las resistencias internas FET.
Cuando el PMOSFET se enciende, la corriente del motor fluye a través de su Rdson (~ 0.017 & ohm;). Cuando se apaga el FET, esta corriente recircula a través del diodo del cuerpo del NMOSFET, que cae a ~ 0.7V. Combine esos dos caminos y puede encontrar que el SI4564 disipa una potencia significativa a pesar del consumo de corriente aparentemente bajo.
Sin conocer la forma de onda actual de la corriente del motor, no puedo calcular con precisión la pérdida de potencia. Sin embargo, para tener una idea de la forma de onda que podría estar obteniendo , aquí hay una prueba que hice de un ESC sin escobillas comercial que funciona con PWM de 24KHz. La forma de onda de la corriente del motor es un poco caótica debido al alcance analógico que cubre varios barridos, pero su forma triangular es obvia. Tenga en cuenta que la corriente máxima del motor es más de 3 veces mayor que la corriente de la fuente de alimentación (35A frente a 10.3A) y esto es aproximadamente el 60% del PWM cuando la corriente promedio del motor solo debe ser 1.7 veces mayor que la corriente de la fuente de alimentación. Con un 15% de PWM, la proporción sería mucho mayor.
Por cierto, la ondulación de la fuente de alimentación es excesiva. Debe agregar al menos 100uF de baja capacitancia ESR entre Vcc y Gnd.
