非常に断続的なパワーMOSFETの故障


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私は非常にむらのあるモーターの故障に取り組んでいます(私はデザイナーではありません)。パワーMOSFETによってスイッチングされる巻線アーマチュアがあります。これらは、FETトーテムポール型FETドライバーによって駆動されます。したがって、ドライバがオフの場合、パワーFETのゲートはフローティングです。ええ、私は知っています。悪いデザインの選択。私は混乱を片付けています。

モーターの固定子側には、マイクロ出力によって制御されるトライアックと駆動回路があります。モーターを接続すると、マイクロポートは起動が完了するまでトライステートになるため、ドライブラインはフローティングになります。このポートラインはANDゲートに接続されてフロートしているので、ゲートとトライアックを起動するのに十分な振幅のACが約5サイクルあります。これにより、ラインの約3〜5の半サイクルがステータに配置され、最大100Aのピークがソースインピーダンスに依存します。うん。別の設計エラー-プルダウンされているはずです。

問題-これは頻繁には発生せず、パワーMOSFETの故障も発生しません。何百ものモーターのうち、パワーFETがドレインとゲートをソース間で短絡させると、3つの故障が発生しました。質問-設計が不十分なパワーMOSFET回路を考えると、この一連の電流スパイク(電機子に電圧を誘導し、巻数比が1:1)が疑わしいかどうかを判断しようとしています。MOSFETは電機子巻線の真向かいにあります。モーターが故障しても、運転中には故障しません。差し込むとすぐに失敗するようです。私の証拠はすべて状況によって異なります。これまでのところ、失敗を強制することはできません。しかし、プラグインでの大規模なスパイク、失敗の希少性、それを複製することの難しさはこれを指摘しているようです。私が間違った道を進んでいる場合、私はその理由を知り、知る必要があります。これはFETを損傷する可能性があるようですが、私は

現時点では、PLCを使用して複数のモーターを監視し、監視しています。計画は、失敗するまで循環し、設計修正を適用して、再度実行することです。天才のフラッシュを取得しない限り。


EE.SEへようこそ。全体として、これはかなり良い最初の質問です。私からの+1。
Adam Lawrence、

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質問に加えて-複製できない障害を探していて、そこに「傷」があり、頭をひっかくようになった場合、根本的な原因が残っていても、その欠点を修正するためにできることをしますとらえどころのない。これはひどいですが、まれに、稀なケースケースの問題を経験的に修正する必要があります。これは、改善を行い、時間と量による故障率が改善するかどうかを確認することによって行われます。
Adam Lawrence、

2
これは単なる推測ですが、ゲートがフローティングのMOSFETがあり、ドレインに電圧パルスを印加すると、ドレイン-ゲート間容量により、ゲート-ソース間電圧がトランジスタの定格を超えて、永久的な失敗。
Dave Tweed

最初にコメントしてください-私たちは新しい会社であり、フィールドの障害に非常に敏感です。これは賢明な行動方針であることに同意します-間抜けを修正し、戻りデータを確認します。経営陣がそれを購入するかどうかは疑問ですが、一見の価値があります。
Mike Lipphardt 2014年

2番目のコメントに、ゲートへの容量性結合は、私も少し気が狂いそうです。ESD保護以外の理由がない場合、そのラインはプルダウンされているはずですが、この障害モードからも保護されていました。周期的なテストプログラムを始めたとき、私はそれらの線に沿って考えていました。ありがとうございました。
Mike Lipphardt 2014年

回答:


2

FETゲートはフロートしてはいけません。
その状態では何も保証できません。

ミラー静電容量は、大きな過渡信号をドレイン過渡現象からゲートにうまく結合します。Vgsmax値を超えて駆動されるゲートは、ゲート酸化物を十分にパンクさせ、GDS間のハードショートの任意の組み合わせが発生する可能性があります。DSがGオープンでショート、GSがDオープンでショート、GDSがすべてショート、GDがSオープンでショートの可能性がありますが、100%確実ではありません。

誘導性負荷のあるパワーFETの場合は、電圧定格がVgs_drive_maxを上回り、快適にVGS_abs_maxを下回るように、可能な限りFETの近くに取り付けられたGSツェナーを追加します。これは、数分から数時間で故障する回路を、決して故障しない回路に変換します。

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