Buscando ayuda sobre por qué mi Mosfet de n canales se destruye

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Tengo un diseño que he heredado con un mosfet estándar de n canales que controla un relé que controla un motor y un actuador.

En una versión reciente, comenzamos a obtener una tasa de fallos del 50% en el mosfet de n canales. Anteriormente no teníamos fallos del mosfet. Las únicas diferencias que he podido encontrar hasta ahora son los códigos de fecha diferentes en el relé y Mosfet. De lo contrario nada ha cambiado.

El mosfet es un ON Semiconductor 2N7002LT1G

El relé es un Omron Electronics G6RL-1-ASI-DC24

El diodo de retorno es un semiconductor ON MRA4003T3G

El mosfet fue examinado por ON semiconductor y se encontró que probablemente fue destruido por un voltaje excesivo. Pero hasta ahora no he podido ver un pico de voltaje en el mosfet por encima de 30V.

Aquí está la parte del circuito con el mosfet / relé / diodo.

    
pregunta Chris Lawrence

5 respuestas

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Supongo que el diodo no se soldó correctamente en tu compilación reciente, o tal vez tienes algunas partes malas. Tome una de las tarjetas que fallaron, reemplace el FET y observe el drenaje con un alcance rápido mientras el relé se apaga. Luego, vuelva a conectar todas las conexiones de soldadura alrededor del diodo e incluso suelde los cables directamente desde el diodo al relé y mire la señal nuevamente.

Usted muestra el esquema, pero no el diseño físico. ¿Dónde está el diodo en relación con el relé y el FET? Si está demasiado lejos, entonces su inductancia anula parcialmente su propósito.

Otra posibilidad es que este fue un mal diseño todo el tiempo, y ahora tienes algunas partes donde la diferencia importa. Intente poner una pequeña tapa inmediatamente a través del relé. Eso ralentizará los cambios de voltaje para que otras partes del circuito puedan mantenerse al día. Si el relé está fuera de la placa, debe proteger el drenaje FET por separado. Esto podría significar un diodo inverso separado en la placa y tal vez una pequeña tapa a tierra en el drenaje. No querrá poner demasiado allí porque causará una pequeña oleada cuando se encienda, pero unos pocos 100 pF a un nF deberían ralentizar los cambios de voltaje.

¿Qué voltaje es VBATT? ¿Por qué el diodo no es un Schottky?

    
respondido por el Olin Lathrop
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  • Cambiar R38 a 10k PUEDE ayudar.

  • La adición de un Zener a través de la fuente de la puerta puede ayudar

Es posible que mostrar todos los circuitos relevantes pueda ayudar. En este caso, lo que se oculta detrás de ACTCTRL1 puede o no ser relevante.

La razón por la que cambiaría entre lotes no es obvia, pero hay que comprobar que la tensión de la compuerta nunca puede exceder (o acercarse mucho a su valor nominal máximo (Vgsmax). Esto depende de la impedancia de ACTCTRL1. La capacidad de Miller se apagará el voltaje de drenaje a compuerta y esto DEBE sujetarse por una impedancia de compuerta adjunta a menos de Vgsmax. Vgsmax puede variar entre lotes FET, pero esto no es demasiado probable.

Si hay alguna duda, coloque un diodo zener de un poco más de voltaje que V_gate_drive_max de la puerta a la fuente (del cátodo a la puerta, por lo que el zener generalmente no conduce).

R38 es probablemente mucho más alto de lo necesario en 100k. Lo más probable es que esto se pueda decir 10k y que se haya cambiado entre lotes sin que se noten. La energía de capacitancia de Miller tiene que llevar esto por encima de Vgsmax para destruir el FET, por lo que un 10k hace que esta energía sea 10 veces más dura. Con una unidad de 5V, una unidad de 10k requerirá una unidad de 0.5 mA, por lo que la mayoría de los controladores no tendrán ningún problema con esto. Si ACTCTRL1 no es una conexión directa a un pin de unidad y tiene resistencia en serie, es posible que deba reducirse proporcionalmente.

    
respondido por el Russell McMahon
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Usted menciona que el análisis de fallas apunta a una sobretensión, por lo que esto puede no ser relevante, pero asegúrese de que el diodo no se haya colocado hacia atrás. Con un FET de 500ma (máx) y un diodo de 1A (máx.), Es casi seguro que el FET fallará primero en el caso de un diodo con polarización directa.

Una vez hicimos que una casa de asambleas nos hiciera esto con diodos SMT como el suyo (la serigrafía estaba totalmente oculta por la parte). Tomó un tiempo vergonzosamente largo para encontrarlo, pero fue una solución simple ... en un nuevo centro de reuniones.

    
respondido por el HikeOnPast
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Veo que esto es esencialmente lo que dijo DeanB. Esto agrega algunas cifras y deambula un poco por el área general.

Si D21 se instala con la polaridad incorrecta, el FET fallará casi instantáneamente. :

El fallo de una disipación excesiva es casi seguro.
Si el diodo falla, el FET woll fallará poco después debido a picos inductivos.

En FET, encienda los diodos que conducen de 24 V a tierra a través de FET.
 Diodo falla circuito abierto.
 Ahora funciona el relevo.
 En la versión de relé ahora tiene un pico inductivo y ningún diodo ... :-(.

El 7002 no es capaz de una corriente demasiado alta y probablemente tendrá un límite de corriente de "unos pocos" amperios. Puede ser una versión de diodo de ebtween y MOSFET para ver cuál puede autodestruirse primero. Si el MOSFET muere primero, el relé nunca funciona.
 Si el diodo muere primero, el relé opera al menos una vez, y posiblemente varias veces.

Entonces:

  • Compruebe la polaridad del diodo.
  • Observe el drenaje con un osciloscopio.
  • Observe la base con el osciloscopio (vea mi otra respuesta).

El diodo hoja de datos aquí tiene una calificación de 88 C / W con almohadillas cuadradas de 1 pulg. No necesita demasiada sobrecorriente para morir térmicamente.

El MOSFET tiene una capacidad de disipación de 300 mW y 417 C / W !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!! . Hoja de datos aquí Con todo el variador en la creación, es bueno para aproximadamente 1.6 A y luego disminuirá la tensión que desee para alimentarlo, mientras que el diodo apenas está rompiendo el sudor a 1.6 A con un Vf de aproximadamente 1 voltio, por lo que si el diodo se invierte obtendrá aproximadamente P_transistor = VI ~~~ = (24-1) x 1.6 = ~ 30 vatios.
 La muerte sería casi instantánea.

    
respondido por el Russell McMahon
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Es posible que necesite un diodo más rápido. La hoja de datos que estoy recogiendo para esa parte no muestra un tiempo de recuperación hacia adelante, lo que generalmente significa que es lo suficientemente largo para que nadie que se preocupe por el tiempo de recuperación lo use. Un lote de diodos puede haber tenido un tiempo de recuperación más rápido, otro más lento, y ahora que tienes el lote lento, la patada inductiva es suficiente para romper tu FET antes de que el diodo se pueda recuperar.

    
respondido por el Stephen Collings

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