H-мост шагового двигателя Проблема выгорания N-Mos на стороне высокого напряжения

В прошлом году я разработал плату драйвера шагового двигателя с DRV8711 и CSD17506. Я управляю своим шаговым двигателем с Vm = 24 Вольт и током двигателя Im = 2,14 А. Драйвер затвора Texas Instruments drv8711 работает как высоко, так и в обе стороны. Значения схемы проекта такие же, как в руководстве пользователя DRV8711EVM. Вот мои схемы H-Bridge.введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Моя компания использует эту карту в наших продуктах, и по крайней мере 100 карт работали отлично, и не было никаких проблем, пока не прибыли новые Mosfets. Мы получаем эти мосфеты от digikey.

Проблема в том, что когда я включил «МОТОР», один из мосфетов высокой стороны внезапно сгорел, некоторые из них работают в течение 1 секунды, а некоторые из них работают в течение 2 часов, но все они в конце сгорают. Только мосфеты с высокой стороны, и в основном мосфет 1 на схеме.

Сначала я подумал о пайке, и припаивал мосфеты с особой осторожностью, и проблемы уменьшались, но не удалялись.

Я подумал о том, есть ли проблема с компонентами, и снова заказал новые у Digi-Key, и возникла та же проблема. Сопротивление стока и источника сгоревших мосфетов почти 0 Ом .

Затем я подумал о том, есть ли изменение версии в CSD17506, но не смог найти никаких изменений в таблице данных или на форумах Texas Instruments.

Когда я припаиваю старые, они работают хорошо, но новые повреждаются.

Тогда я подумал об использовании затворных резисторов.

Результаты:
резисторы затвора только на затворах MOSFET на верхней стороне = 20 Ом . Проблема продолжалась, но работала лишь немного дольше.

Затворный резистор на всех затворах мосфетов = 240 Ом . Проблема решена, но МОП-транзисторы выделяют много тепла, а шаговый двигатель вибрирует и работает немного шумно и вибрирует. Пока драйвер двигателя включен, любой драйвер удерживает шаговый двигатель в положении, в котором все еще присутствует шум.

Я измеряю V DS мосфета во время работы двигателя, иногда оно достигает 30 В.

Один из экспертов TI порекомендовал мне заменить мосфеты на 60 В. Я заменил мосфет, и проблема ушла. А также он порекомендовал мне использовать резисторы затвора только на стороне высокого напряжения не более 20 Ом . А также увеличить мертвое время, но мертвое время уже имеет максимальное значение, равное 800 нс.

Хотя я решил свою проблему с мосфетами на 60 В, основная проблема в том, что у меня около 1500 мосфетов, и каждый стоит 3 доллара. Мне нужно их как-то использовать.

я уже использовал 20 Ом на высокой стороне, но проблема уменьшилась, но продолжается.

Что вы можете мне порекомендовать?

Что может быть основной причиной?

Я также думал использовать обратноходовые диоды на мосфетах, но у меня нет места для использования каких-либо дополнительных диодов на мосфетах на моих печатных платах.

Можете ли вы помочь мне найти и решить проблему?

Мы не знаем, что управляет полевыми МОП-транзисторами высокого уровня или адекватен ли его источник питания (начальный источник питания), но это один момент, который я бы исследовал.
Драйвер затвора Texas Instruments drv8711 работает как высоко, так и в обе стороны. Я также добавил часть драйвера ворот в свою тему. Я управляю своим шаговым двигателем с Vm = 24 Вольт и Im = 2,14 А.
«Я измеряю VDS мосфета во время вождения моего двигателя, он иногда достигает 30 В». Это может быть проблемой, так как это максимальный рейтинг абс. Предыдущие части, возможно, были лучше, чем спец. Обратите внимание, что диод в корпусе сбрасывает индуктивные пики в источник питания +24 В: до какого напряжения оно доходит? Предложение: если полевые транзисторы нижнего плеча никогда не взрываются, используйте старые 30-вольтовые детали в качестве полевых транзисторов нижнего плеча. И задокументируйте, черт возьми, почему вы внесли это изменение в процесс сборки...
Это хорошая идея, чтобы использовать 30-вольтовый MOSFET только на низкой стороне. Спасибо, Брайан =) Я поменял мосфеты 60V на 30V из-за их цены :D почти половину :) Есть ли у вас какие-либо предложения по поводу резистора затвора. Может ли это уменьшить лавину? Какая основная идея стоит за этим. Я думаю, что резистор затвора добавляет задержку к времени включения и выключения MOSFET, но как резистор затвора может уменьшить пульсации напряжения? Я знаю, это звучит странно, но могу ли я попробовать добавить ферритовые шарики в обмотки шаговых двигателей последовательно.
Я пытался использовать 60V MOSFET на высокой стороне и 30V MOSFET только на низкой стороне, но сейчас MOSFET горит :(

Ответы (3)

Думаю проблема в обратной ЭДС двигателя. Просто убедитесь, что напряжение питания никогда не приближается к 30 В, и все будет в порядке. Вы можете использовать дополнительный MOSFET + стабилитрон, например, для шунтирования пиков в пределах 28 В.

Вы можете попробовать добавить стабилитрон 15 В между затвором-истоком всех МОП-транзисторов, хотя я не думаю, что проблема в напряжении затвора.

Добавление сопротивления затвора делает переключение полевых МОП-транзисторов немного медленнее, что снимает некоторое напряжение с индуктивных пиков здесь и там, но, поскольку реальной проблемой является обратная ЭДС, ее влияние незначительно. DRV8711 имеет возможность регулировки тока затвора, если я хорошо помню - вместо этого вы можете поиграть с ним.

Здесь недавно была похожая тема. Используйте только 0R на воротах. Для защиты от электромагнитных помех просто разрежьте печатную плату в соответствии с передовыми практическими правилами. Ваша проблема больше всего похожа на проблемы мертвого времени.

Полный мост HVDC в модифицированный квадратный синус - случайное сжигание полевого МОП-транзистора на половине стороны

Вот, это другой парень с резисторами на воротах.

Проблема, с которой вы столкнулись, связана с рейтингом полевых транзисторов. NexFets, вероятно, самые быстрые, которые вы можете найти на данный момент: это означает, что 1-й пик довольно высок (около двойного VIN) ==> МОП-транзистор с номинальным напряжением 60 В должен использоваться как на HS, так и на LS моста. Вы все еще можете использовать полевые транзисторы на 30 В, но вам придется применить огромный резистор затвора HS, и это ухудшит эффективность вашей системы; кроме того, высокие коммутационные потери в HS также могут привести к тепловым проблемам.

Пожалуйста, не используйте подписи или слоганы ; если вы хотите включить информацию о себе, вы можете заполнить свою страницу пользователя.