Ich suche Hilfe, warum mein N-Kanal-Mosfet zerstört wird

Ich habe ein Design, das ich mit einem ziemlich normalen n-Kanal-Mosfet geerbt habe, der ein Relais ansteuert, das einen Motor und einen Aktuator steuert.

Bei einem kürzlich durchgeführten Build wurde eine Ausfallrate von 50% für den n-Kanal-Mosfet ermittelt. Bisher hatten wir keine Ausfälle des Mosfets. Die einzigen Unterschiede, die ich bisher feststellen konnte, sind unterschiedliche Datumscodes auf dem Relais und dem Mosfet. Ansonsten hat sich nichts geändert.

Der Mosfet ist ein ON Semiconductor 2N7002LT1G

Das Relais ist ein Omron Electronics G6RL-1-ASI-DC24

Die Flyback-Diode ist ein ON-Halbleiter MRA4003T3G

Der Mosfet wurde von ON Semiconductor untersucht und es wurde festgestellt, dass er höchstwahrscheinlich durch übermäßige Spannung zerstört wurde. Bisher konnte ich jedoch keine Spannungsspitze am Mosfet über 30 V feststellen.

Hier ist der Teil der Schaltung mit dem Mosfet / Relais / Diode.

Ich vermute, die Diode war bei Ihrem letzten Build nicht richtig verlötet, oder Sie haben einige schlechte Teile. Nehmen Sie eine der fehlerhaften Karten, ersetzen Sie den FET und sehen Sie sich den Abfluss mit einem schnellen Zielfernrohr an, während das Relais ausgeschaltet wird. Fließen Sie dann alle Lötanschlüsse um die Diode und möglicherweise sogar die Lötdrähte direkt von der Diode zum Relais auf und sehen Sie sich das Signal erneut an.

Sie zeigen den Schaltplan, aber nicht das physische Layout. Wo ist die Diode relativ zum Relais und zum FET? Wenn es zu weit weg ist, dann hat die Induktivität zu ihm teilweise seinen Zweck verfehlt.

Eine andere Möglichkeit ist, dass dies die ganze Zeit ein schlechtes Design war und Sie jetzt einige Teile haben, bei denen der Unterschied wichtig ist. Setzen Sie sofort eine kleine Kappe über das Relais. Dadurch werden Spannungsänderungen verlangsamt, sodass andere Teile der Schaltung mithalten können. Wenn das Relais nicht an Bord ist, müssen Sie den FET-Drain separat schützen. Dies könnte eine separate Sperrdiode auf der Platine und möglicherweise eine kleine Kappe zur Erdung am Drain bedeuten. Sie möchten nicht zu viel dort ablegen, da dies beim Einschalten einen kleinen Anstieg verursacht, aber ein paar 100 pF bis nF sollten die Spannungsänderungen verlangsamen.

Welche Spannung hat VBATT? Warum ist die Diode kein Schottky?

• Das Ändern von R38 auf 10k kann helfen.

• Das Hinzufügen eines Zeners über die Gate-Quelle kann hilfreich sein

Das Anzeigen aller relevanten Schaltkreise kann hilfreich sein - in diesem Fall kann das, was sich hinter ACTCTRL1 verbirgt, relevant sein oder auch nicht.

Warum es sich zwischen den Chargen ändern würde, ist nicht offensichtlich, aber es ist zu überprüfen, dass die Gate-Spannung niemals den maximalen Nennwert (Vgsmax) überschreiten (oder sich diesem annähern kann). Dies hängt von der Impedanz von ACTCTRL1 ab. Die Miller-Kapazität koppelt die Abschaltspannung vom Drain zu Gate und dies MUSS durch angeschlossene Gate-Impedanz auf weniger als Vgsmax geklemmt werden. Vgsmax kann zwischen FET-Chargen variieren, dies ist jedoch nicht übermäßig wahrscheinlich.

Wenn Zweifel bestehen, platzieren Sie eine Zenerdiode mit etwas mehr Spannung als V_gate_drive_max von Gate zu Source (Kathode zu Gate, sodass der Zener normalerweise nie leitet).

R38 ist bei 100k wahrscheinlich weit höher als nötig. Es besteht die Möglichkeit, dass dies 10k sein kann und dies möglicherweise zwischen den Chargen geändert wurde, ohne dass dies bemerkt wurde. Miller-Kapazitätsenergie muss dies auf über Vgsmax bringen, um den FET zu zerstören, so dass ein 10k diese 10x energetisch schwieriger macht. Bei einem 5-V-Laufwerk benötigt ein 10-k-Laufwerk ein 0,5-mA-Laufwerk, sodass die meisten Treiber kein Problem damit haben. Wenn ACTCTRL1 keine direkte Verbindung zu einem Antriebsstift ist und einen Serienwiderstand aufweist, muss dieser möglicherweise proportional reduziert werden.

Sie erwähnen, dass die Fehleranalyse auf eine Überspannung hinweist, sodass dies möglicherweise nicht relevant ist, stellen Sie jedoch sicher, dass die Diode nicht rückwärts platziert wurde. Bei einem 500-mA-FET (max) und einer 1A-Diode (max) ist es fast sicher, dass der FET bei einer in Vorwärtsrichtung vorgespannten Diode zuerst ausfällt.

Wir hatten einmal ein Montagehaus, das uns dies mit SMT-Dioden wie Ihrer angetan hat (der Siebdruck wurde durch das Teil völlig verdeckt). Die Suche dauerte peinlich lange, war aber eine einfache Lösung ... in einem neuen Versammlungshaus.

Ich sehe, dass dies im Wesentlichen das ist, was DeanB gesagt hat. Dies fügt ein paar Figuren hinzu und wandert ein wenig durch den allgemeinen Bereich.

Wenn D21 mit falscher Polarität installiert ist, fällt der FET fast sofort aus. ::

Ein Versagen durch Überdissipation ist fast sicher.
Wenn stattdessen die Diode ausfällt, fällt der FET bald darauf aufgrund induktiver Spitzen aus.

Beim Einschalten des FET leitet die Diode über den FET von 24 V nach Masse.
Diode fällt im offenen Stromkreis aus.
Relais funktioniert jetzt.
Bei Relaisauslösung haben Sie jetzt eine induktive Spitze und keine Diode ... :-(.

Der 7002 ist nicht übermäßig stromfähig und wird wahrscheinlich eine Stromgrenze von "wenigen" Ampere haben. Es kann eine Freigabe zwischen Diode und MOSFET sein, um zu sehen, welche sich zuerst selbst zerstören kann. Wenn der MOSFET zuerst stirbt, arbeitet das Relais nie.
Wenn die Diode zuerst stirbt, arbeitet das Relais mindestens einmal und möglicherweise mehrmals.

So:

• Überprüfen Sie die Polarität der Diode.
• Drain mit Oszilloskop beobachten.
• Basis mit Oszilloskop beobachten (siehe meine andere Antwort).

Das Diodendatenblatt hier hat eine Nennleistung von 88 C / W mit quadratischen 1-Zoll-Pads, sodass nicht zu viel Überstrom benötigt wird, um thermisch zu sterben.

Der MOSFET hat eine Verlustleistung von 300 mW und eine Leistung von 417 C / W !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!! . Datenblatt hier Mit dem gesamten Laufwerk in der Erstellung ist es gut für ungefähr 1,6 A und fällt dann so viel Spannung ab, wie Sie es speisen möchten, während die Diode bei 1,6 A mit einem Vf von ungefähr 1 Volt kaum ins Schwitzen kommt, wenn also die Diode Wenn Sie umgekehrt sind, erhalten Sie ungefähr P_transistor = VI ~~~ = (24-1) x 1,6 = ~ 30 Watt.
Der Tod würde fast augenblicklich sein.

Möglicherweise benötigen Sie eine schnellere Diode. Das Datenblatt, das ich für diesen Teil aufrufe, enthält keine Vorwärtswiederherstellungszeit, was im Allgemeinen bedeutet, dass es lang genug ist, dass niemand, der sich um die Wiederherstellungszeit kümmert, es verwenden würde. Eine Charge von Dioden hatte möglicherweise eine schnellere Wiederherstellungszeit, eine andere eine langsamere, und jetzt, da Sie die langsame Charge haben, reicht der induktive Kick aus, um Ihren FET zu brechen, bevor sich die Diode erholen kann.