P-Kanal-MOSFET-Einschaltstrombegrenzung – Transistor-Durchbrennproblem

Schön präsentierte Daten.
Und gut, gut beleuchtete, gut genug fokussierte Fotos zu sehen.

In der Simulation überschreiten Sie den SOA (sicheren Betriebsbereich) des FET oder spazieren vielleicht nur an seinen Außenkanten entlang.
In der realen Welt versuchen Sie es erfolglos.
Murphy bevorzugt die reale Welt, wenn es um Probleme mit magischem Rauch geht.

Während Sie, wie Bimpelrekkie anmerkt, viel zu wenig Kühlkörper haben, ist es wahrscheinlich, dass selbst das Sie nicht retten wird, da sich die SOA-Diagramme auf den Übergang zum Umgebungsbetrieb beziehen, und selbst ein unendlicher Kühlkörper am Gehäuse wird wahrscheinlich nicht ausreichen.

Die Bereitstellung von Datenblatt-Links ist immer eine gute Idee.
SiRA01DP Datenblatt hier .
Obige Diagramme von Seite 4.
Betrachten Sie verschiedene Spannungs-Strom-Kombinationen, die etwa auf die 100-ms-Linie fallen.
Sie versuchen, ungefähr 20 W für ungefähr 100 ms abzuleiten. Zulässige V x I-Werte für eine Dauer von etwa 100 ms fallen unter die von Ihnen verwendeten Werte.

Probieren Sie eine anständige Menge an Kühlkörpern aus - aber wundern Sie sich nicht, wenn es nicht funktioniert.

Was Sie vergessen haben, ist die Tatsache, dass der MOSFET, wenn er den Strom begrenzt, Leistung abgibt und heiß wird . Sie verwenden einen relativ kleinen MOSFET und haben ihn nicht auf eine große Kupferplatte gelötet, die diese Wärme abführen kann.

Sie könnten versuchen, eine Kupferplatte oder ein Stück PCB-Material mit einer großen Kupferfläche an den MOSFET zu löten, um die Wärme abzuleiten. Oder Sie könnten einen MOSFET in einem größeren Gehäuse verwenden, diese können im Allgemeinen etwas mehr Wärme aufnehmen, bevor sie kaputt gehen. Verwenden Sie optional einen MOSFET, der ein Montageloch zum Anbringen eines Kühlkörpers hat.

Ich schalte den Transistor langsam 150 ms ein

Unabhängig davon, wie schnell oder langsam der FET eingeschaltet wird, ist die Menge an Energie , die er verbrauchen muss, dieselbe (unter der Annahme eines vernachlässigbaren Widerstands in anderen Teilen der Schaltung). Es hilft nicht, es "langsam" einzuschalten, es sei denn, die Wärme hat Zeit, sich vom Chip wegzuleiten.

Sie haben keinen geeigneten Kühlkörper am FET. Wenn die Stromversorgung also mehrmals innerhalb weniger Sekunden aus- und wieder eingeschaltet wird, behält der FET den größten Teil seiner Wärme und die Sperrschichttemperatur steigt bei jedem Einschalten der Stromversorgung An. Wenn Sie das oft genug tun, wird der FET ablaufen, selbst wenn ein einzelner Stromimpuls nicht ausreichte, um ihn zu beschädigen.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich der Kondensator C3 genauso langsam entlädt, wie er sich auflädt. Wenn der Strom also innerhalb weniger Sekunden aus- und wieder eingeschaltet wird, schaltet sich der FET sofort ein und begrenzt den Spitzenstrom nicht wie beabsichtigt. Um die Entladezeit von C3 zu verkürzen, können Sie eine Diode über R3 mit Anode an Masse anschließen, damit der Kondensator entladen wird, wenn die Ausgangsspannung abfällt (verwenden Sie eine Schottky-Diode für den niedrigsten Spannungsabfall).

Wenn die Begrenzung des Spitzenstroms Ihr einziges Ziel ist, ist es möglicherweise besser, einen Widerstand über den FET zu legen, um den Einschaltstrom zu begrenzen, und dann den FET einzuschalten, um ihn zu umgehen, nachdem sich die Kondensatoren aufgeladen haben. Um den besten Effekt zu erzielen, möchten Sie auch verhindern, dass die Last den vollen Strom zieht, bis die Kondensatoren vollständig aufgeladen sind. Wenn dies zu kompliziert ist, kühle zumindest den FET richtig und begrenze die Rate, mit der der Strom aus- und wieder eingeschaltet werden kann (z. B. indem du den Benutzern sagst, es nicht zu tun!).

Manchmal ist der Transistor während der Stromversorgung vollständig geöffnet

Es gibt nichts, was die Gate-Ladung entleeren könnte, wenn die Stromquelle V1 getrennt ist - wie es in einem physikalischen Stromkreis der Fall wäre. Ihre Simulation verhält sich so, als hätten Sie eine ideale Spannungsquelle, die Sie zwischen voller Spannung und 0 V umschalten. Du machst das nicht auf deiner Bank – du ziehst nur Sachen ab. Probieren Sie eine Simulation mit einem Schalter zwischen V1 und dem Rest der Schaltung aus, und Sie werden genau sehen, was vor sich geht. Der Transistor bleibt nach dem ersten Trennereignis eingeschaltet und bleibt es bis zum Ende der Simulation, wie es im wirklichen Leben der Fall sein wird. Beim Prototyp entladen sich nur die parasitären Leckagen - und diese Entladung ist viel zu langsam.