Полная защита драйвера двигателя N-MOSFET

Я много читал о защите MOSFET и построил эту схему.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Я думал, что гейт и ДС достаточно защищены, но опыт показал, что я ошибался. Я сделал 3 печатных платы и все взорвались. Двигатель при непрерывной работе потребляет 20А, но я уверен, что перегрузка по току или потеря мощности не были причиной перегорания MOSFET.

1. Почему не работает?

Теперь я знаю, что D2 должен быть между R2 и SW1, но что еще может привести к повреждению?

2. Как я могу сделать это максимально безотказным?

Я видел схему, где между стоком и затвором был добавлен двунаправленный диод TVS, но лучше ли это решение, чем однонаправленный диод TVS между истоком и стоком?

Какой МОП-транзистор вы используете? Каков максимальный Vgs?
Vgs = 20 В, Vds = 30 В, Id = 100 А
Добавьте обратноходовой диод на двигатель!
Я не могу добавить обратноходовой диод, так как условия проекта не позволяют подключить катод обратноходового диода к VCC. Единственный способ сделать это - подключить обратноходовой диод между R1 и SW1, поэтому я ищу другие решения.
Судя по тому, что вы показали, нет никаких причин, по которым вы не можете поставить обратный диод на двигатель, что наводит меня на мысль, что вы недостаточно объяснили проблему, чтобы получить хорошие ответы. Когда МОП-транзистор отключается, ток, протекающий через двигатель, будет продолжать течь, и он сломает МОП-транзистор, если вы не обеспечите для него обратный путь, который поддерживает Vds < 30 В.
Это моя ошибка. Я забыл упомянуть об этом. Схема . Вот другое решение, как я понимаю, когда он переходный на стоке, TVS проводит, а Vgs растет, включая MOSFET, поэтому ток имеет обратный путь.
Странно, что ты не можешь поставить диод на двигатель. МОП-транзистор ломается во время включения, работы или выключения? Если выключить, вы должны быть в состоянии зажать полный Ipk^2*L/2 в качестве лавинной энергии в вашем MOSFET или TVS.
Трудно сказать, когда он сломался, но я думаю, что при включении. Поэтому я должен проверить, какое решение лучше, спасибо за помощь.

Ответы (2)

Во-первых, индуктивность вашего двигателя с 1 мкГн совершенно нереалистична ... Более реалистичное значение было бы в диапазоне миллигенри.

Во-вторых, я думаю, ваша проблема в том, что у вас есть состояние перенапряжения в стоке к напряжению источника. Ваш затвор кажется хорошо защищенным диодом TVS и резистором 100 Ом последовательно с затвором. Однако вам нужен диод с быстрым восстановлением на двигателе. Когда транзистор выключается (или становится разомкнутой цепью, как предпочитают говорить другие), ток, захваченный индуктивностью двигателя, должен иметь возможность куда-то течь, и именно здесь вступает в действие диод быстрого восстановления. В вашем диапазоне напряжений диод Шоттки идеально подходит для размещения встречно-параллельно двигателю.

Если вы этого не сделаете, высокая индуктивность в вашем двигателе вызовет сильное перенапряжение, которое может значительно превысить максимальное напряжение стока к источнику (30 В в вашем случае). Вы можете подумать, что TVS-диоды могут шунтировать перенапряжение, но для этого они должны проводить большой ток, для которого TVS-диоды не предназначены. Вот почему диод Шоттки или диод с быстрым восстановлением гораздо лучше подходят для вашего приложения.

Я надеюсь, что этот ответ решит вашу проблему!

Спасибо за ответ! Да, это было случайное значение индуктивности двигателя. Я нашел второе решение: ТВС между воротами и сливом. Будет ли это работать в этой ситуации?
Я не думаю, что замена (или увеличение) D1 диодом с быстрым восстановлением поможет - неправильное направление для проведения положительного тока, когда MOSFET отключается. Вам нужен либо диод на самом двигателе, либо диод обратного пробоя на D1, либо TVS, либо обычный стабилитрон.
@ Эван, упс... да, ты совершенно прав! Как вы сказали, диод быстрого восстановления должен быть встречно-параллелен двигателю! Я отредактирую свой пост...
@Piotr Я не думаю, что диод TVS между стоком и затвором поможет .... Я никогда не видел, чтобы там был подключен диод TVS, и теоретически я не могу найти причину, по которой это могло бы помочь ... извините!
@A.Baril Когда напряжение на стоке слишком велико, TVS проводит, поэтому MOSFET включается, и ток от переходного процесса течет в землю через транзистор. В верхнем комментарии схема.

Рассмотрим индуктивность в ИСТОЧНИКЕ, если коммутируется 20 ампер. Предположим, что индуктивность равна 20 наногенри (около 1 дюйма провода). Предположим, что 20 ампер переключаются за 20 наносекунд. Что происходит? V = L * dI/dt

Delta_V_Source = 20 нГн * 20 ампер/20 нСм = 20 вольт

Ваш FET не выключен. Пока этот переход не завершится.

Также может резонировать индуктивность плюс Cgate. Установите сопротивление 100 Ом, расположив корпус резистора прямо напротив вывода Gate. (ворота-стопор R).

Кроме того, как далеко находится блок питания? Метр? 1мкГн провода. Поместите 0,1 мкФ прямо между верхней частью двигателя и плоскостью заземления. Цель: минимизировать площадь контура, тем самым минимизировать накопленную энергию магнитного поля.

Полная защита драйвера двигателя N-MOSFET
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v