¿Por qué se está muriendo el controlador MOSFET en este circuito?

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Este circuito mata al conductor (un IR2104s) cuando se encuentra en condiciones normales.
Bat + va a una batería de plomo de 12V.
En + va a una fuente de alimentación de portátil de 20V, aunque en su lugar está pensado para ser un panel solar.

El circuito toma a Vin, lo pasa a través de un SMPS con dos MOSFETS (conducidos por el ir2104 que muere) y en Bat +. El LM321 es solo un pestillo que permite a la MCU controlar y leer el ir2104). El conector de la izquierda proviene de la MCU, el de la derecha sostiene las líneas eléctricas. PWM (señal PWM para el 2104) CS (pin de detección de corriente, por seguridad, puede detener el IR2104-) SHDN (una señal de apagado)

El uso de una carga puramente resistiva en lugar de la batería funciona. Entonces la batería se conecta y el conductor se da por vencido. Sin embargo, el MOSFET no muere. Esto utiliza una fuente de alimentación de corriente limitada (a 30 mA).

Hay un bucle de regulación de potencia (que alimenta el PWM que ingresa a SMPS_PWM) que no es realmente bueno o sensible (es una rampa muy simple), pero incluso así, ¿por qué morirá el conductor? Supongo que hay un voltaje que sube demasiado en el pin incorrecto, pero ¿cómo o dónde?
Una teoría de la ejecución es que, si el PWM fuera del 100%, tendría un MOSFET superior que está cerrado permanentemente, y eso sería un problema, pero no veo por qué. (y seguro que un ciclo de trabajo del 100% no funcionará en un controlador de bomba de carga, pero eso debería afectar al MOSFET, no al controlador ...)

Algunos datos misceláneos:

  • El conductor muere muy rápidamente (antes de que se perciba calor) pero acumula calor hasta que se desenchufa
  • La fuente de alimentación es un SMPS tipo portátil.
  • Esta misma configuración supuestamente funciona con un panel solar. ¿Podría ser que algún detalle de la energía suministrada lo rompa?
  • Los MOSFET no están rotos de ninguna manera visible. ¿Podría un puente MOSFET por lo que mataría algo a través de su compuerta a un alto voltaje, pero se vería bien durante las pruebas?

NOTA:encontré un documento de Texas Instruments que, en la página 9, trata exactamente con el problema y proporciona una serie de soluciones y compensaciones.

    
pregunta Rodrigo Lopez

4 respuestas

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Madmanguruman y David Tweed probablemente estén en el camino correcto aquí.

Aquí hay un escenario:

Cuando se inicie el circuito, se activará el FET síncrono (T2). Tiene que ser así porque
no hay voltaje de polarización para el variador del lado alto para T1, excepto a través de T2. Entonces, T2 se hunde
corriente de la batería a través del inductor. Entonces, finalmente, T2 se apaga. No lo hace importa si T1 se enciende o no, el inductor descarga la corriente de regreso a través de T1 (o su cuerpo
diodo). La corriente tiene que ir a algún lugar. Los SMPS son dispositivos de 1 cuadrante (casi siempre),
por lo que el suministro portátil no se hunde nada. La corriente solo puede ir a C5 y Vcc de
IR2104, que tiene un voltaje de alimentación máximo de 25V. Boom.

    
respondido por el gsills
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Una diferencia obvia entre una carga resistiva y una batería es que en el inicio, la carga resistiva es cero y la batería obviamente no lo es, es una fuente, después de todo. Esto se denomina "carga precargada" y puede ser complicado sin algún tipo de control activo o pasivo de OR-ing.

No tiene ningún aislamiento entre su buck síncrono y la batería, por lo que si su PWM ordena un ciclo de trabajo bajo, su "T2" (en realidad debería ser Q2 o U2, ya que T generalmente se usa para transformadores) será Encendido con un amplio ciclo de trabajo y una corriente de sumidero a través del inductor. Su buck síncrono puede comenzar a actuar como un impulso sincrónico, o incluso saturar y cortocircuitar la batería. Como dijo "Some Hardware Guy", cuando la batería está conectada, es posible que veas algunas cosas interesantes en el pin 6.

También, hay algunos controladores inteligentes que detectan la caída del interruptor del lado bajo y apagan las cosas si se detecta una corriente fuerte. El IR2104 es un controlador de medio puente de lado alto / lado bajo, que se puede usar para ganar dinero, claro, pero no es la mejor opción.

Pruebe un diodo grande entre su dinero y la batería, y vea si el comportamiento cambia.

    
respondido por el Adam Lawrence
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nota de aplicación AN-978 tiene algunas notas sobre el tamaño del capacitor de arranque C3 que puede ser relevante Los ejemplos utilizan un valor considerablemente mayor que 0.1uf

    
respondido por el Brian Drummond
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Realmente no se supone que se debe conectar el pin Vcc del IR2104 directamente al lado de alto voltaje del circuito de salida. Entre otras cosas, este pin determina la tensión de activación aplicada a los FET de potencia, directamente, para el lado bajo, y a través de la bomba de carga para el lado alto. (Consulte el diagrama de bloques funcionales en la página 4 de la hoja de datos .) Mientras su computadora portátil El suministro no viola técnicamente la especificación de voltaje máximo. para este pin, me pregunto si los picos que lo hacen se están devolviendo desde el inductor a través del transistor del lado alto (o su diodo del cuerpo).

Recomendaría regular Vcc a este chip a no más de + 15V o menos.

    
respondido por el Dave Tweed

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