Wie kann ich meinen MOSFET schützen?

Ich verwende diesen MOSFET im Verarmungsmodus in einer Hochspannungs-Leistungsverwaltungsschaltung. Meine 500-V-DC-Versorgung ist nicht hochwertig, und jetzt, da ich zwei dieser MOSFETs durchgebrannt habe (Gate-Kurzschlüsse zum Drain), frage ich mich, ob ich Komponenten auf beiden Seiten anbringen kann, um sie zu schützen? Ich habe mit dem ersten seltsame Ergebnisse erzielt, bevor ich merkte, dass es durchgebrannt war. Ich habe den zweiten möglicherweise durchgebrannt (nicht sicher, an welchem ​​​​Punkt meines Tests er fehlgeschlagen ist), indem ich einfach die Hochspannungsversorgung eingeschaltet und so verdrahtet habe:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Zum Schutz: Wenn es die Dinge vereinfacht, möchte ich nie mehr als 200 mA durch die Schaltung sehen. Wenn ich keine besseren Ideen habe, könnte ich eine flinke Sicherung vor V + setzen? Aber ich bin mir nicht sicher, ob das das einzige ist, was diesen MOSFET durchbrennen kann. Zum Beispiel fange ich an, mich zu fragen, ob es zu Problemen führen kann, wenn keine Last am Abfluss vorhanden ist.

Was ist das für Schaltpläne? Ich sehe keinen Grund, warum dies nicht explodieren sollte.
@MarkoBuršič - Erklären Sie warum? Fehlende Ladung am Abfluss? Ich konnte in den Spezifikationen nichts finden, was die Drain-Spannung einschränkt, außer dass sie weniger als 1000 V über der Quelle beträgt. Und der Leistungswiderstand an der Quelle sollte den Strom auf 5 A begrenzen, selbst wenn der MOSFET keinen Widerstand hinzufügt (was er laut Datenblatt tun sollte). Hinweis: Der MOSFET ist wärmeableitend.
Bitte erklären Sie, was Sie erreichen möchten, vielleicht irre ich mich, aber diese Schaltung kann nur Ihren MOSFET und sonst nichts sprengen. Vielleicht erhalten Sie einige Informationen, um dies zu ändern, wenn Sie den Zweck angeben.
Ziel ist es, einen konstanten Strom für eine Last mit veränderlichem Widerstand auf der Drain-Seite bereitzustellen . Was es bei niedriger Spannung ganz gut tut. Es tut es auch bei hoher Spannung, bis etwas den MOSFET durchbrennt. Die Schaltung muss in der Lage sein, eine praktisch widerstandslose Last (dh einen Kurzschluss) am Drain zu V+ zu überstehen. Wenn erwartet würde, dass der MOSFET dadurch durchbrennt, würde mich interessieren, warum, aber noch mehr interessiert zu wissen, wie ich die Schaltung vor diesem Zustand schützen und wiederherstellen kann.
Einige Anmerkungen: 0,2 A * 1000 Ohm = 200 V, ein Vgs von -200 V ist einfach zu viel. Zweitens, Vds = 500-200 = 300 V, P_dissipating = 300 * 0,2 = 60 W, was ebenfalls zu viel ist. Ich bin mir nicht sicher über die Schaltpläne, ob diese Schaltung wirklich als Konstantstromquelle funktionieren kann, weiß nicht, wo du sie her hast.
@MarkoBuršič - Ja, ich habe diesen Kühlkörper, um eine Verlustleistung von 60 W zu unterstützen. Mein Verständnis ist, dass der ganze Zweck des MOSFET darin besteht, Widerstand hinzuzufügen, damit Vgs -5 V nicht überschreitet . Da die Durchbruchspannung 1000 V beträgt, warum sollte dies unter diesen Umständen nicht der Fall sein?
Ich sehe nicht wirklich, wie der MOSFET durchgebrannt wird, da der Strom auf einige mA begrenzt ist, wenn Vgs um einige Volt in Sperrrichtung vorgespannt wird. Vielleicht hat es mit einem Einschaltstrom zum GD-Übergang zu tun, wenn plötzlich 500 V anliegen. Kann versuchen, dem Gate einen Widerstand hinzuzufügen, vielleicht mit einem Wert von 1 bis 10 kOhm. Und vielleicht tun Sie es in Verbindung mit dem, was Wojciech vorgeschlagen hat, Vgs mit Zenerdioden zu begrenzen.
@rioraxe - Genau mein Gedanke (erster Teil deines Kommentars). Und als ich mir das durch den Kopf ging, dachte ich tatsächlich: "Einschaltstrombegrenzer ... ist das eine dieser Situationen, die eine ICL erfordern?" Zu Ihrem zweiten Vorschlag: Da eigentlich kein Strom durch das Gate fließen soll, kann ich diesen Kontakt auch mit einer Widerstandsbarriere im Megaohmbereich versehen, oder?
@feetwet Wenn der Gate-Widerstand im Megaohm-Bereich liegt, würde die Anfangsladung langsam abfließen, was zu einem signifikant positiven Vgs führen würde. Ich bin mir nicht sicher, was der beste Wert ist.

Antworten (3)

Die übliche Art, ein MOST-Gate zu schützen, besteht darin, eine Zenerdiode zwischen Gate und Source zu verwenden. Ihr MOST hat eine maximale Vgs von 20 V. Fügen Sie also eine ~ 15-V-Zen-Diode in Sperrrichtung hinzu, und es wird Ihnen gut gehen. Es gibt auch Geräte namens Transils, die auf den Überspannungsschutz spezialisiert sind, aber im Grunde dasselbe tun.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn also der MOST mit einem Kurzschluss zwischen Gate und Drain ausgefallen ist, muss dies durch eine übermäßige Spannungsdifferenz zwischen Gate und Source verursacht worden sein?
Wenn Sie einen GD-Kurzschluss bekommen, werden die MOST- und die Zener-Dioden damit getötet. Vielleicht hat das Gate beim Anschließen des Transistors etwas Statik aufgefangen oder durch kapazitive Kopplung aufgeladen, und die Spannung hat das Gateoxid durchgebrannt. Schwer zu sagen, was Sie mit dieser Schaltung versuchen, aber versuchen Sie es zuerst mit den Schutzdioden. Sie können Sie auf die Ursache des Problems hinweisen
Ich habe nur beobachtet , dass die fehlerhaften MOSTs einen GD-Kurzschluss haben. Dh ich nehme es als Beweis dafür, dass der MOST durchgebrannt ist. Aber ich weiß nicht, warum oder wie es passiert ist. Ich habe gerade eine Klarstellung des Zwecks der Schaltung in dem fraglichen Kommentar hinzugefügt .
Ich möchte also, dass ein Zener oder TVS Strom abzweigt, wenn Vgs ~ 15 V überschreitet. Das heißt, die "Klemmspannung" sollte unter 15 V liegen? Und vermutlich werden alle anderen Spannungsspezifikationen für eine solche Diode unter 15 V liegen, also reicht eine solche aus, und in beiden Richtungen? Obwohl diese Schaltung eine Spannungsdifferenz von Hunderten von Volt aufweisen könnte? Oder gibt es eine andere Spezifikation, die ich beachten muss?

Diese kleine TVS-Dioden-Anwendungsnotiz von Semtech mit dem Titel „Transient Protection of MOSFETs“ enthält detaillierte Empfehlungen zum Einsatz von TVS-Dioden, um sowohl das empfindlichere Gate als auch den gesamten MOSFET vor Transienten zu schützen, indem die Dioden wie folgt verbunden werden:

MOSFET-Schutzschaltung

@uhoh – Ich habe den Link gerade aktualisiert, aber das Wesentliche der Empfehlungen ist im Schaltplan zusammengefasst.
Link ist wieder kaputt.
@maxschlepzig - Hallo, ich konnte es auf der ursprünglichen Website nicht mehr finden. Ich habe es jedoch auf Digikey gefunden, also habe ich den Link aktualisiert, um dorthin zu verweisen.
@SamGibson danke. Ok, nur für den Fall, für zukünftige Referenzen, die Metadaten des verlinkten Dokuments: Semtech, SI96-13, Surging Ideas, TVS Diode Application Note, Revision 9/2000

Ich wollte nur für zukünftige Leute hinzufügen, warum die ursprüngliche Schaltung versagt hat. Wenn der Transistor mehr als ein wenig einschaltet, liegt ein großer Teil der Versorgungsspannung über dem Widerstand, wodurch Vgs eine hohe negative Spannung ist. Unter idealen Bedingungen würde dies niemals passieren, aber wahrscheinlich aufgrund von Impulseffekten beim Einschalten oder es begann irgendwann zu oszillieren. Dies könnte mit einem kleinen Kondensator von Gate zu Source und einem Widerstand vermieden werden, wenn dieser Strombegrenzer nicht sehr schnell reagieren muss, können diese überdimensioniert werden, was die Auswahl erleichtert. Und werfen Sie für alle Fälle noch einen Zener hinein.

Diese Schaltung sollte sowohl das Gate schützen als auch die Oszillationswahrscheinlichkeit verringern:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Verwenden Sie nach meiner eigenen Erfahrung mit Zenerdioden, die als Schutz gegen Transienten verwendet werden, keine Zener mit einer Nennleistung von weniger als 1 W. Ich habe die Impulsantwort von 1/2-W-Zenern im Vergleich zu 1-W-Zenern überprüft, und die 1/2-W-Zener ließen das Überschwingen der Spannung zu, während die 1-W-Zener sie abschalteten. (Ich weiß, es ist eine alte Frage/Antwort, aber ich musste das für andere teilen)
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