MOSFET-Drain-zu-Source-Kurzschluss

Ich hatte gehofft, dass mir hier jemand bei einem Problem helfen kann. Zuerst erkläre ich, was ich tue, dann erkläre ich das Problem.

Derzeit verwende ich 2 IRFB7530PbF-MOSFETs als Schalter für ein elektrisches Longboard, das ungefähr ~ 10-20 A kontinuierlich zieht und Spitzen von bis zu ~ 80 A hat (alles sehr grobe Zahlen, da es von EBoard zu EBoard variiert). Wie auch immer, unten ist das Schema für den Schalter, es ist sehr einfach und verwendet nur einen 10K-Widerstand für das Gate und einige Widerstände für die hübsche blaue LED am Druckschalter, um den Gate-Status zu steuern.

MOSFET-Schalter-Layout Schematische Darstellung des MOSFET-Schalters

Das Problem, das ich hatte, ist, dass die MOSFETs einen Drain-Source-Kurzschluss haben, nachdem sie ein paar Mal ein- und ausgeschaltet wurden, ohne überhaupt auf dem Board zu fahren. Die Schalter IN+ &- sind mit dem 10-Zellen-LiPo-Pack verbunden, das bei ~42 V liegt. Die OUT+ & - sind mit den 4x ESC's (Electronic Speed ​​Controllers) für die 4 separaten Nabenmotoren verbunden. Jeder ESC hat 3x 560uF 63V Kondensatoren parallel für eine Gesamtkapazität von 1680uF für jeden und 6720uF zwischen allen. Ich dachte, wenn die MOSFETs eingeschaltet sind und das Gate mit den 10K-Widerständen sättigen, ziehen die Kappen für kurze Zeit eine Tonne Stromstärke und das tötet die FETs. Ich weiß nicht, ob dies der Fall ist, aber es sieht so aus, als wäre dies die einzige praktikable Möglichkeit.

In Anbetracht dessen, dass dies das Problem war, entschied ich mich jedenfalls, die Gate-Kapazität so zu erhöhen, dass es länger dauert, etwa eine Sekunde, bis die MOSFETs vollständig gesättigt sind, damit die ESC-Kappen langsam aufgeladen werden können. Ich habe dazu einen 100-uF-32-V-Kondensator zwischen Gate und Source hinzugefügt (32 V, wenn dies in Ordnung ist, da die Gate-Source-Spannung fast genau die Hälfte der tatsächlichen Eingangsspannung beträgt).

Wie auch immer, bevor ich das teste und herausfinde, dass ich falsch liege und 2 weitere FETs töte, wollte ich die Community fragen, ob sie denken, dass die Kondensatoren das Problem verursachen, und wenn nicht, was verursacht das Problem? Danke!

Können Sie zusätzlich zum Layoutbild einen Schaltplan posten?
Stimmen Sie dem Schema zu. Werden die FETs heiß?
Nein, die FETs hatten nie eine Temperaturänderung, sie sind einfach ausgefallen, ich denke, weil die Kondensatoren viel Strom ziehen, aber nur für eine sehr kurze Zeit.
Bitte posten Sie einen klaren Schaltplan mit auch Versorgung und Last.
Ich sehe keine Entkopplung an der Eingangsversorgung. Auch die Flyback-Diode muss wahrscheinlich ein ultraschneller Typ sein, kein 1N400x. Bitte verlinken Sie auch das Datenblatt des von Ihnen verwendeten EXACT FET - dieses infineon.com/dgdl/… zeigt eine Vdss-Bewertung, die etwas unter Ihrer Batteriespannung liegt, und eine Vgsmax von 20 V, sodass Ihre Gate-Spannung möglicherweise auch zu hoch ist. (Der EIN-Widerstand wird bei Vgs = 10 V gemessen, daher würde ich empfehlen, Vgs auf etwa 12 V und nicht auf 21 V einzustellen).
@BrianDrummond Ich glaube nicht, dass ich eine Entkopplungskappe am Eingang benötigen würde, da der ESC sie an seinem Eingang hat. Ich habe mit einem Typen auf AllAboutCircuits gesprochen und er dachte, dass der 1N400 in Ordnung sei, und ich benutze ihn jetzt schon seit einiger Zeit ohne Probleme. Sie haben das falsche Datenblatt verlinkt, das ist richtig, google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://…
@matzeri Supply ist ein 10-Zellen-4er-Pack mit 18650 LiPo-Zellen zur Stromversorgung des Boards. Die Spannung jeder Zelle beträgt 4,2 V voll geladen und 3,7 V entladen. Und die Last ist eine induktive Last auf der ESC-Seite für die Motorwicklungen.
Pin 2 am rechten FET ist nicht angeschlossen .... Ist auch rot oben und grün unten?
Das richtige Datenblatt sollte in der Frage verlinkt sein. Es zeigt die gleiche absolute maximale Vgs-Bewertung ( Pop ), obwohl Vds von 60 V in Ordnung sein sollte. Beachten Sie jedoch, dass diese Entkopplungskappen nicht helfen, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
@BrianDrummond Ich konnte nicht mehr als 2 Links in meinen Beitrag einfügen und wollte stattdessen die beiden Bilder haben, sorry. Ich glaube, ich wusste nicht, dass meine Vgs nur 20 V betrug, also habe ich sie nur mit einem 10-K-Widerstand zur Strombegrenzung, aber nicht zur Spannungsbegrenzung betrieben. Könnte ich einen Spannungsteiler verwenden, um die Gate-Spannung zu reduzieren?
Der Schaltplan zeigt bereits einen Spannungsteiler, um 21 V zu ergeben (oops). Ich habe vorgeschlagen, das zu beheben, aber Sie treiben das Gate tatsächlich mit der vollen Spannung an?
@ BrianDrummond, egal, ich verwende einen Spannungsteiler mit den beiden 10-K-Widerständen, um 21 V zu liefern, was offensichtlich zu hoch ist. Ugh, ich denke, das ist mein Problem, ich kann nicht glauben, dass ich es übersehen habe. Vielen Dank für Ihre Hilfe!
Es ist vielleicht nicht das Problem, aber ich vermute, es ist ein Problem, das es wert ist, behoben zu werden.

Antworten (1)

Sie haben zu viele Dinge falsch in Ihrem Design.

Zunächst einmal ist nicht klar, ob Sie versuchen, eine Halbbrücke, einen Low-Side- oder einen High-Side-Schalter zu machen. Aber so wie ich es verstehe, sieht es aus wie ein High-Side-Schalter mit 2 Mosfets parallel.

  1. Die Gate-Ansteuerung ist schrecklich, 10k-Gate-Widerstände sind nicht für Hochgeschwindigkeitsschaltungen geeignet. und die Gate-Treiberversorgung muss zwischen 10 V und 15 V liegen, Sie können Zener hinzufügen, um die Überspannung bei Vgs zu begrenzen.

  2. Das Hinzufügen eines Kondensators am Knoten Vgs ist eine schlechte Idee, tun Sie es nicht.

  3. mosfet Vdss sollte 2x Vcc des Systems sein (42 V in Ihrem Fall), also könnten 100 V ein guter Anfang sein.

  4. Kondensatoren bei 63 V sind etwas riskant, außerdem sollten sie 75 V und höher sein, wegen der durch induktives Schalten verursachten Spannungsspitzen. (Übrigens ist der Einschaltstrom, den die Kondensatoren ziehen, sehr normal und ist Ihre geringste Sorge)

5. Wenn N-Kanal-Mosfets in High-Side-Konfiguration verwendet werden, benötigen Sie einen Gate-Treiber (isoliert, Bootstrap, Ladungspumpe usw.), um zu arbeiten.

Empfehlungen:

1. Verwenden Sie einen dedizierten Gate-Treiber und kopieren Sie den Schaltplan aus dem Datenblatt.

2. Verwenden Sie die n-Kanal-Mosfets in Low-Side-Switch-Konfiguration

3. Verwenden Sie stattdessen den P-Kanal und bleiben Sie in der High-Side-Konfiguration.

4. Verwenden Sie einen HIGH-SIDE-Schalter für Automobile, einige sind für 42-V-Systeme ausgelegt, sie enthalten alle notwendigen Teile und sind mit allen Arten von Schutz ausgestattet.

Infineon zum Beispiel

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