MOSFET в параметрическом стабилизаторе напряжения, проблемы с надёжностью Опции

[fantasy]

Добрый день!
Прошу помощи в параметрическом стабилизаторе на базе MOSFET-транзистора. Схема типовая, стянута в своё время у National Semiconductor (TI). Проблема следующего характера: эпизодически выходит из строя транзистор VT2. Нагрузка – микросхема HV9961 (ток потребления 3,5…7 мА). На схеме указан транзистор NDD04N60Z, аналогичная проблема с транзисторами NDD02N60Z. Первоначально выкрутились установкой транзисторов STD3NK60Z – отказы пропали (по крайней мере статистики отказов нет). В последней партий заменили 3NK60Z на STD3NK50Z (из за отсутствия на 600В) – опять получили массовый геморрой. Перегрев схемы исключён: при температуре внутри корпуса +50 на полигоне возле транзистора всего +70 градусов. Закупаемся строго в Компэле. Осциллографом каких либо генераций и «паразитов» на затворе не наблюдается. Напряжение строго по стабилитрону. Вопрос собственно такой: что в этой схеме «не так»? Схема «умирает» по типовому сценарию: пробивает затвор транзистора (звонится) и, собственно, стабилизатор перестаёт быть стабилизатором: в лучшем случае обрыв, в худшем пробой. Также статистика говорит о том, что происходит это в процессе работы (не коммутация). Стабилитрон – живой, крайне редко бывает, что его пробивает с затвора транзистора. Наличие\отсутствие пассивного корректора на статистику отказов ни как не влияет – всё однотипно. Первоначально грешил, что у транзисторов NDD ограничение по напряжению на затворе +20В, у STD +30В. Но вот последние отказы с STD3NK50Z поставили в крепкий тупик. Уже не знаю что и думать. На уровне умозаключений есть предположение, что проблемы возникают при пониженных входных напряжениях, но сколько не крутил ЛАТР и не смотрел на затворе и стоке состояние – никаких всплесков и проблем не увидел. Также одна из мыслей – сопротивление 200К, ёмкость затвора и индуктивность цепи образуют «хитрый» колебательный контур, в результате которого на затворе появляется напряжение больше допустимого, но оценить его не в состоянии. У кого есть какие-либо идеи?

Прикрепленные файлы

 sch.pdf ( 13.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 163

 

[HardEgor]

А умирает транзистор когда? Во время работы, при старте или при выключении?
Кстати, если используется димминг, вот тогда может умирать - когда VT1 закрылся, а VD5 еще не открылся, на стоке VT2 будет минус, как и писал HEX.

[fantasy]

А умирает транзистор когда? Во время работы, при старте или при выключении?
Кстати, если используется димминг, вот тогда может умирать - когда VT1 закрылся, а VD5 еще не открылся, на стоке VT2 будет минус, как и писал HEX.

Когда конкретно умирает - загадка. Приходят приборы с диагнозом "не работает"/"не включился". На столе сымитировать ситуацию никак не получается.

Насчёт отрицательных напряжений при коммутации: сегодня пол дня потратил на попытку словить хоть какой-то отрицательный или слишком большой выброс на транзисторе, а именно между затвором и стоком. В итоге моё понимание работы buck-преобразователя не претерпело переосмысления. Выбросов там быть не может ни в нормальном, ни в переходном процессах, разумеется при условии, что диод V5 стоит "быстрый". Собственно это же самое моделировалось в Multisim'е.
Ugs при пониженном входном напряжении:
Ugs при нормальном входном напряжении:

Диммер кстати хоть и прерывает управление ключиком VT1, но для схемы buck-преобразователя это совершенно штатный режим: идёт обычная смена скважности. Это даже подтверждается на практике тем, что в аналогичной схеме но без диммирования транзистор VT2 в параметрическом стабилизаторе дохнет также.

Присмотревшись к иголкам на Ugs проверил напряжение на VD7 (т.е. между затвором VT2 и общей точкой схемы). Увидел там такую картинку при низком входном напряжении: .
Картинка полностью ожидаема, а вот картинка при нормальном входном напряжении несколько удивила: . Частота 70 кГц на осциллограмме это основная частота преобразования, откуда взялись остальные иголки определить не смог. На такой частоте в схеме ничего другого не работает. Как понимаю это какой-то резонанс?

В итоге добавил конденсатор 0,1 мкФ параллельно стабилитрону и все иголки ожидаемо пропали:

Т.е. как понимаю проблема именно в недостаточной стабилизации напряжения на затворе VT2 и как следствие возникновение каких-то непредсказуемых ключевых режимов работы этого транзистора?
Осциллограммы на стоке (и затворе абсолютно аналогично) получились такие:
без конденсатора , с конденсатором

Тут вижу такую аналогию: установкой конденсатора на порядок увеличил "ёмкость затвора" и убрал из схемы параметрического стабилизатора неустойчивые процессы. Но глядя в даташиты на транзисторы как-то не очень сопоставляется результат. Суммарная ёмкость затвора транзисторов NDD02N60Z, NDD04N60Z, STD3NK60Z и STD4NK60Z соответственно 274, 535, 311 и 510 пФ. По статистике проблем с STD4NK60Z не было, а с NDD04N60Z проблема иногда (редко) проявляется. Получается что если проблема в недостаточной ёмкости затвора и мой вывод верный, то ST даёт в даташитах не совсем корректную информацию?

Нынешний (один) заменить сборкой, ...

Спасибо! Вашу идею теперь понял.

[HardEgor]

Получается что если проблема в недостаточной ёмкости затвора и мой вывод верный, то ST даёт в даташитах не совсем корректную информацию?

Информация корректная - максимальная емкость есть, графики для типовой емкости есть, а минимальная никому не интересна
Еще бы проверить вариант при отключении питания.
И вопрос, а какая полоса пропускания осциллографа? Она может сгладить пробивающие иголки, а так как транзисторы изготовлены по разной технологии, у них может быть разный запас по пробивному напряжению.
Затвор-то пробивается, а ни на одном из графиков не видно даже приближения к условия необходимым для пробоя затвора.