Выгорание обоих MOSFET в push-pull каскаде... Опции

[Konrad]

Рад приветствовать.

Есть схема,

которая управляется микроконтроллером и выдает ШИМ 24 В, 1.5 кГц. Нагрузка: 12 кОм, соединенные с серединой питания (12 В), и конденсатор 0.1 мкФ. Напряжение 24 В мониторится микроконтроллером, и ШИМ выдается только тогда, когда напряжение превышает 15 В, дедтайм - 5 мкс.

Устройство эксплуатируется на тягаче, доступа к которому я не имею. Возможно по простому совпадению, а возможно и нет, с наступлением морозов начались отказы по причине выгорания транзисторов. Транзисторы чернеют, драйвер начинает греться. После замены транзисторов работа восстанавливается. Интересно также то, что устройство двухканальное, но горят транзисторы только в одном канале. При работе на столе всё ок, хотя это, возможно, тоже совпадение.
Резистор 51 Ом остается неповрежденным, отсюда делаю вывод, что виной одновременное открытие верхнего и нижнего транзисторов. Я вижу следующие возможные причины данного явления:

1) Ошибка ПО микроконтроллера
2) Короткая, воздействующая на вход драйвера импульсная помеха, приводящая к его защелкиванию
3) Защелкивание драйвера по каким-либо другим причинам.

Гипотетически, низкая частота ШИМ может приводить к проседанию напряжения на бутстрепной емкости. Если посмотреть на структуру драйвера,

то складывается впечатление, что это должно приводить к срабатыванию undervoltage-защиты, но никак не к выгоранию транзисторов. Еще вроде драйвер может защелкиваться при отрицательных выбросах на Vs, но здесь им, по-моему, неоткуда взяться...

Короче говоря, странно всё это. Коллеги, сталкивался ли кто с чем-то подобным?

Сообщение отредактировал Konrad - Jan 23 2016, 19:43

[shf_05]

1. От программных глюков и включения двух транзисторов вместе спасает схема на банальной логике
2. IR-ки защелкиваются очень легко при корявой разводке - читайте на сайте IR куча аппноутов, как от этого защититься.
3. поставьте на вход драйвера последовательные резисторы+стабилитроны хотя бы.
вы не учли
4. транзисторы на 60В, если питание от батареи тягача - то они должны быть вольт на 300. Если нагрузка всего 12кОм - то резистор 1кОм последовательно с источником 24В + стабилитрон/сапрессор после него спасут вашу схему.
5. надеюсь плата с контроллером "недалеко" от драйвера, иначе провода, соединяющие драйвер и контроллер будут отличной антенной, и за работу ИРки в этом случае я бы вообще не ручался.

ПС - Вы говорите -Vs неоткуда взяться - оно всегда так кажется - почитайте откуда оно берется
ПСПС - чтобы не гадать - рассчитайте минимально необходимую емкость при низшей частоте и минимальной скважности ШИМ.

Возможно по простому совпадению, а возможно и нет, с наступлением морозов начались отказы по причине выгорания транзисторов. Транзисторы чернеют, драйвер начинает греться.

ну да в мороз тягачу трудней завестись - он дольше и с бОльшими токами, чем летом крутит стартером со всеми вытекающими...

[Konrad]

IR-ки защелкиваются очень легко при корявой разводке - читайте на сайте IR куча аппноутов, как от этого защититься.

надеюсь плата с контроллером "недалеко" от драйвера, иначе провода, соединяющие драйвер и контроллер будут отличной антенной, и за работу ИРки в этом случае я бы вообще не ручался.

Вы говорите -Vs неоткуда взяться - оно всегда так кажется - почитайте откуда оно берется

Плата 100х60, т.е. компактная. Двухслойная, нижний слой - земля с минимумом вырезов. Между МК и драйверами пара сантиметров, не больше.
Проседание Vs, в апноутах IR связывают с закрытием верхнего ключа, после которого на паразитной индуктивности истока верхнего транзистора, вследствие протекания большого тока, образуется отрицательный выброс... У меня большие токи в момент закрытия верхнего ключа через него не текут, а даже если бы и текли, то мне этот выброс всё равно бы не повредил, т.к. верхний ключ к моменту появления выброса уже закрыт, а на работу нижнего плеча выброс не влияет. Т.е. в моем случае -Vs, имхо, не может привести к одновременному открытию верхнего и нижнего транзисторов.

транзисторы на 60В, если питание от батареи тягача - то они должны быть вольт на 300. Если нагрузка всего 12кОм - то резистор 1кОм последовательно с источником 24В + стабилитрон/сапрессор после него спасут вашу схему.

На схеме не показано, но питается устройство следующим образом: 24V(акк. батарея) -> предохранитель 1А -> электролит 220х50В, керамика 2.2мк х100В, супрессор (на 30 с небольшим вольт), обратный диод (конденсаторы и диоды соединены параллельно и посажены вторым выводом на общий) -> схема

Предохранитель не горит, так что если превышения напряжения и есть, то они кратковременные, и супрессор с ними справляется, но броски тока через супрессор могут создавать помехи...

чтобы не гадать - рассчитайте минимально необходимую емкость при низшей частоте и минимальной скважности ШИМ.

основной источник разряда - потребление BS. Ток там порядка 100 мкА, за период ШИМа больше чем на 1В не разрядится... Но я не гадал, я конечно посмотрю напряжение на бутстрепной емкости, но меня интересовало: всегда ли корректно работает UV-защита?

Сообщение отредактировал Konrad - Jan 24 2016, 22:52

[shf_05]

всегда ли корректно работает UV-защита?

1. ваши транзисторы от 2-х вольт открываются, на 2 вольта UV ну уж точно отработает.
2. по поводу питания - если эта батарея от сети тягача, то ваша защита с сапрессором, конденсатором 50В, диодами и предохранителем не лучшее решение.
3. провода идут куда-то там, то ставьте сапрессоры на ключи, нет ESD защиты выхода.

[Konrad]

1. ваши транзисторы от 2-х вольт открываются, на 2 вольта UV ну уж точно отработает.

я имел ввиду, например, не вырубится ли верхний драйвер оставив транзистор с заряженным затвором, итп

2. по поводу питания - если эта батарея от сети тягача, то ваша защита с сапрессором, конденсатором 50В, диодами и предохранителем не лучшее решение.

Батарея от сети, да.
У меня есть расковырянный автомобильный блок, там так:
предохранитель ->обратный диод ->фильтр-> резистор 1.5 Ом -> супрессор||электролит

фильтр такой:
http://www.chipdip.ru/product/dss6ne52a222q55b/

Сообщение отредактировал Konrad - Jan 25 2016, 08:01

[shf_05]

У меня есть расковырянный автомобильный блок, там так:
предохранитель ->обратный диод ->фильтр-> резистор 1.5 Ом -> супрессор||электролит
фильтр такой:

во 1-х у вас нет упоминания про 1,5 Ом, во 2-х расковырянный блок может быть не образцом совершенства, 3-х сеть питания у разных авто имеет разные свойства по генерации выбросов. Есть же тема автоэлектроника - почитайте хотя бы из любопытства что там обсуждают.
Я разбирал контроллеры дизельгенераторов, дак у 2-х разных фирм подход к их проектированию сильно отличается - начиная от того как защищены входы питания и дискретные входа, материал плат, количество слоев и заканчивая материалом корпуса.

фильтр лучше поискать специально спроектированный для авто.