Dualer N / P-Kanal-MOSFET stirbt mit Rauch

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Ich habe die folgende N-MOS- und P-MOS-Push-Pull-Doppel-MOSFET-Schaltung gebaut. Der Zweck besteht darin, einige externe LEDs von einem 3,3-V-Mikroprozessor aus zu steuern.

Es scheint jedoch ein Problem zu geben, bei dem der Doppel-MOSFET-Chip „SI4554DY-T1-GE3 Dual-N / P-Kanal“ einen schrecklichen Rauchrauch-Tod erleidet, wenn 12 V angeschlossen werden, wie im folgenden Schema gezeigt.

Der Rauch tritt auch dann auf, wenn keine Last angeschlossen ist und die MOSFETs nicht geschaltet sind (Leerlauf).

Soweit ich im Datenblatt sehen kann , wird keine der Grenzwerte (V [GS] <20 V, V [DS] <40 V) überschritten.

Können Sie bei der Identifizierung des Problems helfen? Vielen Dank!

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

— Johis
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Was ist die Gate-Spannung, wenn Sie 12 V anschließen? Wahrscheinlich leiten beide Mosfets und schließen sich gegenseitig kurz. Warum verwenden Sie dafür Push-Pull? Der N-Mosfet tut nichts Nützliches, um Ihre LEDs

— anzutreiben

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Wenn Sie Strom anlegen, verlassen Sie sich auf R2, um die Gates der beiden MOSFETs aufzuladen. Wie lange dauert das und wie viel Strom fließt in dieser Zeit durch sie?

— Dave Tweed

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Können Sie einen Schalter zwischen 12 V und der Stromversorgung von M1 hinzufügen? Auf diese Weise können Sie die 12-V-Versorgung hochfahren und stabilisieren lassen und den Gate-Antrieb stabilisieren lassen, bevor Sie die Gegentaktschaltung mit Strom versorgen. Dies würde die langsame Anstiegszeit des Netzteils ein- oder ausschließen, die dazu führt, dass beide Geräte gleichzeitig leiten. Ich würde auch versuchen, das 47-K-Pull-up für eine viel schärfere Anstiegszeit auf 4K7 zu reduzieren, während es die Tore auflädt, obwohl ich denke, dass dies weniger wahrscheinlich ist.

— TonyM

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— Hat

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Das tatsächlich auf der Platine installierte Teil ist 51 KB groß. Warum bestehen die Leute darauf, uns Schaltpläne zu zeigen, die nicht die Realität ihrer Situation widerspiegeln? Auch die Referenzbezeichner sind alle falsch.

— Dave Tweed

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Ihre Push-Pull-Konfiguration ist invertiert. Der N-Kanal-MOSFET soll mit der + ve-Schiene verbunden sein, und der P-Kanal-MOSFET sollte mit der -ve-Schiene verbunden sein. Ihre Schaltung explodiert, weil beide MOSFETs für einige Zeit eingeschaltet werden, wenn der Eingang von niedrig nach hoch oder von hoch nach niedrig wechselt. Dies führt zu einem Kurzschluss und Sie erhalten den magischen Rauch!

Bitte beachten Sie den unten stehenden Referenzlink:

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

— vivekkholia
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Ich bin sicher, dass das Design korrekt sein sollte. Ich habe dieses Push-Pull-Design mehrmals verwendet. Der Unterschied besteht nun darin, dass ich eine Komponente mit zwei MOSFETs verwende, verglichen mit der Verwendung einzelner MOSFETs in der Vergangenheit. Auf der Suche nach einem Half Bridge Mosfet-Treiber scheinen beide Designs beliebt zu sein.

— Johis

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@Johis gibt es einen signifikanten Unterschied in den Schaltzeiten der Mosfets. Selbst wenn Sie garantieren können, dass die Gate-Signale gleichzeitig ankommen, wird es eine "Both On" -Zeit geben. Ich schlage vor, dass Sie entweder die Gates separat ansteuern oder mit einer Fly-Back-Diode eine Induktivität in die Stromleitung einbauen, um die Spitzen auszuschalten.

— Trevor_G

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@Johis, ich fühle mich dumm, weil ich mir das früher angesehen habe, als ich überprüft habe, ob Ihre FET-Quellen korrekt auf Ihrer Platine angeschlossen sind. Aber Ihr Schema würde funktionieren ... wenn Ihre Tore eine sehr schnelle Anstiegs- und Abfallzeit hätten. Um die Probleme zu vermeiden, ist es viel besser und genauso einfach, das entgegengesetzte Schema zu verwenden, das durch die Links von vivekkholia gezeigt wird. Dies stellt sicher, dass beide FETs ausgeschaltet sind, wenn die Gatespannung durch die "Totzone" zwischen sehr hoch und sehr niedrig wechselt. Mir wurde dies vor einigen Jahrzehnten auf einem Motorantrieb gezeigt, hätte es entdecken sollen.

— TonyM

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@Johis Wenn Sie dieselbe Konfiguration verwenden müssen, die Sie verwenden, sollten Sie MOSFETs einzeln ansteuern. Warten Sie eine Totzeit, um sicherzustellen, dass sie nicht gleichzeitig dirigieren.

— Vivekkholia

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@WhatRoughBeast Es war nicht einfach falsch . Es war wahrscheinlich irrelevant für die gestellte Frage. Ich habe auch ein paar zusätzliche Dinge gesagt, bevor ich sie gepostet habe. Es wurde jedoch entfernt.

— Vivekkholia

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Push-Pull-Schaltkreise dieser Bauart sind bekannt dafür, dass sie durchgeschmolzen werden, da beide Mosfets versehentlich gleichzeitig eingeschaltet werden.

Dies kann natürlich während des Schaltens geschehen, aber es kann auch passieren, wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird. Der Stromimpuls ist normalerweise sehr kurz. Je kleiner die Mosfet-Geräte sind, desto wahrscheinlicher tritt jedoch ein Fehler bei einem oder beiden auf.

Daher ist bei Verwendung von Rail-Rail-Push-Pull-Treibern wie diesem ein gewisser Schutz erforderlich, um sicherzustellen, dass der Strom nicht durch die Brücke fließen kann.

Unten sehen Sie ein Beispiel, das eine Inline-Induktivität als Stromdrossel verwendet.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

L1 und D1 im obigen Schema sollten so bemessen sein, dass die Anstiegszeit des Stroms deutlich kürzer als die Schaltzeit der Mosfets ist.

Der Widerstand R2 sollte enthalten sein, um die Schaltung in einen bestimmten Zustand zu zwingen, während die Logik, die sie antreibt, hochfährt. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Signal von einem Mikro stammt, das anfänglich als hochohmiger Pin konfiguriert ist. Ob dieser Widerstand auf Masse von Logik 1 gezogen wird, hängt davon ab, in welchem Zustand der Ausgang beginnen soll.

C1 soll versuchen, die Mosfets vor Anlaufspannungsspitzen am Netzteil zu schützen.

R1 sollte auch nicht übergroß sein. Es muss die Kapazität von M1 entleeren und M2 schnell genug aufladen, wenn der Transistor abschaltet.

Letztendlich wird bei dieser Art von Treiber bevorzugt, dass separate Steuersignale mit einer eingebauten Totzeit verwendet werden, bei der beide Schalter ausgeschaltet werden, bevor einer eingeschaltet wird. Sie bieten nicht nur mehr Schutz für Ihren Treiber, sondern bieten auch die Möglichkeit, den Ausgang vollständig zu trennen.

— Trevor_G
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Wenn Sie "Testen ohne Ansteuersignal" sagen, meinen Sie, dass "kein Antrieb" eine niederohmige Masse oder O / C ist.

Wenn Vin immer hoch oder niedrig ist, wird der Q1-Zustand definiert.
Mit O / C Vin kann Q1 möglicherweise teilweise eingeschaltet werden - was katastrophal sein kann.
Unabhängig davon ist ein hochwertiger Widerstand von der Q1-Basis zur Masse in Ordnung - sagen wir 10K.

Mehrere Personen haben das Durchschießen über M1 und M2 erwähnt, und es wurden mehrere Schemata vorgeschlagen. MÖGLICH ist ein Zener von Q1 C zu jedem FET-Gate und ein Widerstand pro FET, der jeden FET vom Gate zur Source ausschaltet.
2 x sagen wir 6V8-Zenere bei einer 12V-Versorgung bedeuten, dass es nur eine minimale Frequenzweiche gibt.

In der folgenden Abbildung wird angenommen, dass V + 12 V und FET Vgsth jeweils 2 V beträgt.
FET niedriger erforderlich Vc muss bei 2 V + 6 V 8 = 8,8 V oder höher sein, um einzuschalten.
Für das obere FET muss Vc bei 12 V - 8,8 V = 3,2 V oder niedriger liegen, um eingeschaltet zu werden.

Für Vin <6,8V. FET niedriger ist voll aus.
Für Vin> 12 - 6,8 V = 5,2 V ist der obere FET vollständig ausgeschaltet.
Dieser signifikante Totbandschutz kann dazu beitragen, ein Durchschießen zu verhindern.

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^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

— Russell McMahon
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Ich werde Ihren Vorschlag testen und auf Sie zurückkommen. Der obige Test wurde mit einem offenen Stromkreis an der Basis durchgeführt (da ich davon ausgegangen bin, dass die Leckage nicht ausreicht, um den NPN BJT einzuschalten).

— Johis

@Johis Bevor Sie Zener usw. ausprobieren, fügen Sie einfach die Basis herunter. Der Leckstrom wird (mindestens) mit Beta multipliziert, und ein erhöhter Kollektorstrom kann "sobald er in Gang kommt" auftreten. | Dies ist definitiv die Ursache für Probleme in einigen Fällen. Ob es hier so ist, ist TBD. | NB - Gib Murphy NIEMALS eine ausgeglichene Pause - er ist durchaus in der Lage, Ärger zu machen, selbst wenn du die Dinge richtig machst :-).

— Russell McMahon

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12V und es gibt keine Strombegrenzung. Nehmen Sie eine Inzidenz an, bei der beide aus irgendeinem Grund handeln und zum Scheitern führen. Legen Sie einen Strombegrenzungswiderstand in die Versorgung oder einen Widerstand in die Versorgung und einen Widerstand gegen Masse, um den Ausgangsspannungsausgleich innerhalb der Stromtoleranz der Geräte zu gewährleisten.

Ich habe bald vor, mit Dual Gate (MOS) FETs zu experimentieren, und dieser Artikel hat Inspiration geliefert! Vielen Dank :-)

— Tom Miller
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