MOSFET de canal N / P duplo morre com fumaça

8

Eu construí o seguinte circuito MOSFET N-MOS e P-MOS push-pull duplo. Seu objetivo é controlar alguns LEDs externos de um microprocessador de 3.3V.

No entanto, parece haver um problema, onde o chip MOSFET duplo “SI4554DY-T1-GE3 Dual N / P-Channel” morre uma horrível morte fumegante por fumaça, quando 12V é conectado como mostrado no esquema abaixo.

A fumaça aparece mesmo quando nenhuma carga está conectada e os MOSFETs não estão comutados (inativos).

Tanto quanto posso ver na folha de dados , nenhum dos limites (V [GS] <20V, V [DS] <40V) foi excedido.

Você pode ajudar na identificação do problema? Obrigado!

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

— Johis
fonte

2

Qual é a tensão do portão quando você conecta 12V? Provavelmente os dois mosfets estão conduzindo, fazendo um curto-circuito. Além disso, por que você está usando push-pull para isso? O N-MOSFET não está fazendo nada de útil na condução de seus LEDs ...

— marcelm

1

Ao aplicar energia, você conta com o R2 para carregar os portões dos dois MOSFETs. Quanto tempo isso leva e quanta corrente flui através deles nesse período?

— Dave Tweed

1

Você pode adicionar um switch entre 12 V e onde ele liga M1? Dessa forma, você pode ativar a fonte de 12 V e deixá-la estabilizar e o acionamento do portão estabilizar antes de ligar o circuito push-pull. Isso excluiria ou reduziria o tempo de subida lenta da PSU, levando os dois dispositivos a conduzirem ao mesmo tempo. Eu também tentaria reduzir o pull-up de 47 K para 4K7 por um tempo de subida muito mais nítido enquanto ele carrega os portões, embora eu ache que é menos provável a causa.

— TonyM

1

Provavelmente tem algo a ver com o 222A chugging por lá, quando ambos estão

— ligados

2

A peça realmente instalada na placa é 51K. Por que as pessoas insistem em nos mostrar esquemas que não refletem a realidade de sua situação? Os designadores de referência também estão errados.

— Dave Tweed

7

Sua configuração Push-Pull está invertida. O MOSFET de canal N deve estar conectado ao trilho + ve e o MOSFET do canal P deve ser conectado ao trilho-ve. Seu circuito explode porque os dois MOSFETs serão ligados por um certo período de tempo quando a entrada mudar de baixo para alto ou alto para baixo. Isso causará curto-circuito e você obterá a fumaça mágica!

Consulte o link de referência abaixo:

http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/MOSFET.html

— vivekkholia
fonte

Estou certo de que o design deve estar correto. Eu usei esse design push-pull várias vezes. A diferença agora é que estou usando um componente com MOSFET duplo, comparado a usar MOSFETs individuais no passado. Procurando pelo driver mosfet de meia ponte, ambos os designs parecem populares.

— Johis

1

@ Oh, existe uma diferença significativa nos tempos de troca dos mosfets. Mesmo que você possa garantir que os sinais do portão cheguem simultaneamente, haverá um horário "ambos ativados". Sugiro que você dirija os portões separadamente ou adicione alguma indutância na linha de energia com um diodo de retorno para eliminar os picos.

— Trevor_G

1

@ Oh, sinto-me idiota porque olhei para isso mais cedo, quando verifiquei que suas fontes FET estavam conectadas corretamente no seu PCB. Mas seu esquema funcionaria ... se seus portões tivessem um tempo de subida e descida muito rápidos. Para evitar os problemas disso, é muito melhor e igualmente fácil usar o esquema oposto, mostrado pelos links de vivekkholia. Isso garante que os dois FETs estejam desativados à medida que a tensão dos portões transita pela 'zona morta' entre muito alta e muito baixa. Foi-me mostrado isso em um motor acionado há algumas décadas, deveria ter descoberto.

— TonyM

1

@ Oh, se você precisar usar a mesma configuração que você está usando, considere dirigir MOSFETs individualmente. Permita um tempo morto para garantir que eles não estejam realizando ao mesmo tempo.

— precisa saber é o seguinte

1

@WhatRoughBeast Não estava simplesmente errado . Provavelmente era irrelevante para a pergunta. Eu também disse algumas coisas extras antes de postar. Removido embora.

— precisa saber é o seguinte

3

Os circuitos push pull desse design são notórios por se fundirem devido a ativação acidental de ambos os mosfets simultaneamente.

Obviamente, isso pode acontecer durante a comutação, mas também pode ocorrer quando a energia é aplicada ao circuito. O pulso atual é normalmente muito curto; no entanto, quanto menores os dispositivos mosfet, maior a probabilidade de ocorrer uma falha em um ou em ambos.

Como tal, ao usar acionadores de trilho de trilho como este, é necessário que seja fornecida alguma proteção para garantir que a corrente não possa subir pela ponte.

Abaixo está um exemplo que usa um indutor em linha como um afogador de corrente.

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

L1 e D1 no esquema acima devem ser dimensionados para limitar o tempo de subida da corrente a ser significativamente menor que o tempo de comutação dos mosfets.

O resistor R2 deve ser incluído para forçar o circuito a um estado específico enquanto a lógica que o está dirigindo estiver sendo ligada. Isto é especialmente verdade se o sinal se originar de um micro que é inicialmente configurado como um pino de alta impedância. Se este resistor é puxado para o aterramento da lógica 1, dependerá de qual estado você deseja que a saída inicie.

O objetivo do C1 é proteger os mosfets de qualquer pico de tensão de inicialização na fonte de alimentação.

R1 também não deve ser grande demais. Ele precisa drenar a capacitância de M1 e carregar M2 rapidamente o suficiente quando o transistor se desligar.

Por fim, com esse tipo de driver, é preferível que sinais de controle separados sejam usados com um tempo morto incorporado, em que os dois interruptores são desligados antes de um ser ligado. Além de oferecer mais proteção ao seu driver, ele também adiciona a funcionalidade de poder desconectar completamente a saída.

— Trevor_G
fonte

1

Quando você diz 'testando com sinal de unidade NO', você quer dizer "nenhuma unidade" é terra de baixa resistência ou O / C.

Se Vin estiver sempre alto ou baixo, o estado Q1 será definido.
Mas o O / C Vin permite que o Q1 ative parcialmente - o que pode ser desastroso.
Independentemente disso, um resistor de alto valor da base Q1 ao terra está em ordem - digamos 10K.

Várias pessoas mencionaram filmagens através de M1 e M2 e vários esquemas foram propostos. POSSÍVELMENTE útil é um zener do Q1 C para cada porta FET e um resistor por FET que desliga cada FET da porta à fonte.
2 x digamos zeners de 6V8 em uma fonte de 12V significa que há um crossover mínimo.

No diagrama abaixo, assuma que V + é 12V e FET Vgsth é 2V em cada caso.
O FET mais baixo exigia que Vc estivesse em 2V + 6V8 = 8,8V ou superior para ligar.
O FET superior requer que Vc esteja em 12V - 8,8V = 3,2V ou inferior para ligar.

Para Vin <6,8V. O FET mais baixo está totalmente desligado.
Para Vin> 12 - 6,8V = 5,2V FET superior está totalmente desligado.
Essa proteção significativa da banda morta PODE ajudar a impedir o disparo.

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

— Russell McMahon
fonte

Vou testar sua sugestão e voltar para você. O teste acima foi realizado com um circuito aberto na base (desde que eu assumi que o vazamento não seria suficiente para ligar o NPN BJT).

— Johis 10/04

@ Ohhis Antes de tentar zeners etc, basta adicionar a base para baixo. A corrente de vazamento é multiplicada pelo Beta (pelo menos) e o aumento da corrente do coletor pode ocorrer "assim que começar". | Esta é definitivamente a fonte de problemas em alguns casos. Se é assim aqui é TBD. | NB - NUNCA dê a Murphy um descanso - ele é capaz de causar problemas, mesmo quando você faz as coisas corretamente :-).

— 9788 Russell McMahon #

0

12V e não há limite de corrente. Assuma uma incidência em que ambos conduzem por qualquer motivo e levam ao fracasso. Coloque um resistor de limite de corrente na fonte ou um resistor na fonte e um resistor no terra para equilibrar a tensão de saída dentro da tolerância de corrente do (s) dispositivo (s).

Em breve pretendo experimentar os FETs de porta dupla (MOS) e este artigo forneceu inspiração! Obrigado :-)

— Tom Miller
fonte