Добрый день. Помогите, пожалуйста, довести до ума схемы на MOSFET, возможно исправить ошибки.
Схемы работают в борт. сети авто.
Rload в схемах - лампы накаливания 12В с проводами 2-3м. Нагрузка может быть в 2-х каналах сразу или в одном из каналов. По первой схеме особых вопросов нет, разве что нужны ли подтягивающие затвор резисторы и стабилитроны для защиты З-И от перенапряжения? Еще есть небольшие пиковые выбросы на затворах, порядка 2-3В. Их никак не удается убрать, кроме как уменьшить путем увеличения сопротивления затворных резисторов, но не боле 100Ом, т.к начинают затягиваться фронты или увеличением емкости С9, С10, но увеличивать до бесконечности не дает конструктив. Какие еще более-менее простые меры можно принять для того чтобы избавиться от этих выбросов и увеличить надежность схемы?


Нажмите для просмотра прикрепленного файла

На полную правильность второй схемы тоже не претендую, т.к. по причине небольшого опыта работы с MOSFET она была честно передрана из какого-то заграничного источника и подкорректирована под свои цели. В частности был добавлен DC-DC на 24В для возможности использования в качестве верхних ключей n-MOSFET. С этой схемой есть одна неприятная проблема. Периодически выходит из строя один из VT11, VT12. Сопротивление И-С становится порядка 10-12Ом и транзистор плавит все вокруг, причем все компоненты в затворных цепях и второй транзистор целые. Один из транзисторов может выйти из строя сразу после включения или проработать неделю, месяц, а потом сгорает. Подскажите, пожалуйста, физику процесса выхода из строя MOSFET в данной схеме и как это можно предотвратить и увеличить надежнось схемы?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Схемы собраны на печатных платах, самая большая длина затворных проводников не больше 25мм, ширина 0.5мм. Все компоненты смд, кроме MOSFET. Силовые проводники длиной не более 30мм, шириной 4-5мм.

Спасибо всем откликнувшимся.

неужели вся эта рассыпуха лучше\дешевле одного готового интеллектуального ключа?

Как ни странно дешевле. По крайней мере у нас в лесу.

1) Подтягивающие резисторы ни к чему, а вот стабилитрон в цепи затвора посоветовал бы. Вот, как во второй схеме предусмотрено. Кстати, ни там, ни там, не замечено никаких защитных цепей от выбросов бортовой сети. Они должны быть обязательно!
2) Здесь вряд ли нужны отдельные драйверы для каждого MOSFETа, стоящие в параллель можно драйвить одним общим, только затворные резисторы оставить индивидуальными. Ну, и стабилитроны, конечно.

Непонятно, кстати, если нагрузка - простые лампы накаливания, то для чего нужны комплементарные каналы, да ещё и с различной общей точкой: одни лампы подключены общим концом к плюсу питания, другие - к общему проводу. Это задумка такая? В чём её смысл? Возникает подозрение, что схема (схемы) просто содрана с какого-то УМЗЧ.

А по поводу выхода из строя транзистора - то как это происходит? В бортовой сети или при питании лабораторным источником на столе тоже?

А диодные растяжки не подходят? Или нужно параллельно mosfet супрессоры ставить вместо диодов? В первой схеме там по питанию супрессор на 18В вроде нарисован, VD13.


Да, задумка. Смысл - универсальность.


Выходит из строя в бортсети. На столе работает нормально, правда жестоких тестов не устраивал, кроме как искрил проводами при токе 10А. Нагрев транзисторов при нагрузке 120Вт и 100% ШИМ не более 45°С.

Вы бы почитали сперва стандарты, ну или хотя бы полистали нормальные автомобильные схемы, а не поделки с рынка — вся 12-вольтовая автоэлектроника рассчитана как минимум на постоянное воздействие +60 В.

То же самое и в отношении компонентов — если предельное напряжение затвора 20 В, то номинал ограничителя должен быть не более 10 В. И что он делает в противоположном от вверенного ему объекта углу платы? Читает иронические детективы?

Стандарты действительно не читал, но знаю что бывает и больше 60В.


Супрессор установлен по питанию и расположен в правильном углу, прямо на клеммах питания, если вы о нем. Без "иронических детективов" никак не обойтись?

С Ваших слов, между ограничителями затворов и затворами — 5 см. В моём понимании, для такого количества компонентов это диагональ платы, т.е. её противоположный угол.

Возможно не так выразился, имелось в виду расстояние от выходных транзисторов драйвера до затворов, я же не сказал что ограничители стоят в стороне от затворов. Ограничтели расположены максимально близко к затворам, на сколько это возможно.

Немного подкорректировал схему в соответствии с советами. Добавил стабилитроны VD14, VD15 в затворы и заменил диоды VD9, VD12 на супрессоры. Только не знаю можно ли стаблитроны включать до затворных резисторов или нужно после резисторов на каждый из затворов по стабилитрону? Если и так можно, то возможно ли заменить стабилитрон VD14 в таком включении на диод, например на 4148?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Там, по-хорошему, должны быть двуханодные стабилитроны. Каждый поближе к своему затвору.

А не подскажите в корпусе SOD80 или похожем мелком корпусе такие бывают, чтобы легко доставабельные? А то поиск не сильно многословен был, выдал только серии RSB от Rohm? в корпусе SOD-323. Посмотрел, вроде подходит, но купить их негде.

Надо искрить проводами при токе в 100А.
Дело в двух нюансах.
1.Ваши параллельные 4905 включаются не одновременно, первичный бросок ток проходит через первый включившийся.Предельный ток 4905 74а
при 25*С и 52А при100*С.
2.Сопротивление холодной нити накала лампы в 10-12 раз ниже чем у загоревшейся. Ток включения около 100А.

В общем 4905 работают на пределе и подгорают и вылетают.Надо ставить одиночный на больший ток.
Если не удастся найти П полевик на ток вдвое больше 4905, то ставьте преобразователь +24В и Н канальный , которые на 150А и более точно есть.
Удачи в конкурентной борьбе с электромеханическими реле

Но выходили из строя как раз IRF3205 в верхнем плече (схема2), у которых 110/80А и управление было от 24В.

Посмотрел по вашему совету на схему 2
Транзисторы приличные и лампочки на 100-120 Вт должны держать.
Несколько смутили стабилитроны в затворах.
Понятно, что 18 вольт влеплены с целью ограничить ток через них после открытия полевиков.
Но:
1. 18 вольт очень близки к предельно допустимому напряжению затвора 20 вольт.
А с учётом расброса параметров стабилитронов на затворе может оказаться и более 20 вольт.
По любому работать вблизи предельных значений затворного напряжения - нехорошо.
2. Несмотря на задирание напряжение защитного стабилитрона ток через него идёт:
24-18/22=0,27А. Мощность выделяемая на стабилитроне: 0,27*6=1,62
Рассчитаны ли применённые стабилитроны на такой долговременный ток и мощность?

Полагаю, что лучше решить задачу управления затворами примерно так:

С какой целью цепи управления затворами питаются от 24 вольт?

Так нагрузка включена в цепь истока, после открытия полевика на истоке будет 14 В, поэтому для наличия на затворе хотя бы 10В (относительно истока) требуется источник 24В (относительно корпуса).

Кстати в предыдущем посте я малость погорячился, отчего то рассматривая цепь управления затвором относительно истока, сидящего на корпусе, а не на нагрузке.
Был в значительной степени неправ, все рассуждения о токе и мощности стабилитрона - в топку.
А вот напряжение стабилитрона всё же лучше задать 15В.
Нарисованную схемку можно испольховать при работе от 24В (и более высокого напряжения) по затвору Н полевика с истоком на корпусе и нагрузкой в стоке.
Например, с целью скорейшего заряда затворной ёмкости и значит более быстрого открытия транзистора...

Но 24В подключены относительно общего провода, а не истока и будет 24В-Uнагр, т.е. в худшем случае ~16В при 8В на АКБ. Ну а то что номинал все равно выбран неудачно и нужен сдвоенный стабилитрон согласен.


С целью использовать в качестве верхних ключей n-MOSFET, а не p-MOSFET.

Пока писал уже ответили за меня

Спасибо. Ясно.

Кстати во второй схеме если нагрузка индуктивная ножет возникнуть обратная полярность на канале. Я бы поставил диод для защиты параллельно каналу.
Диод надо достаточно мощный и быстродействующий.

В первой схеме транзисторы включены в параллель. При небольшом различии в напряжении отсечки, токи распределятся неравномерно между транзисторами. Для предотвращения надо поставить 0.1 Ом резисторы последовательно с истоком каждого транзистора.

Вы бы начали, что ли, хотя бы с правильного указания напряжений — вместо "+14,5 В" написать фактические "–300 В...+60 В".

Вместо трёх ниток до каждого ключа, по 5 см каждая,— навставлять в схему во всех таких местах по три соответствующих дросселя.

Ну и т.п.

Это наверное из соответствующего ГОСТа на электрооборудование самодвижущихся экипажей?
Не могли бы вы дать ссылочку на файлообменник, где может лежать оный ГОСТ, или хотя бы дать номер ГОСТ и цитатку из него по поводу
фактические "–300 В...+60 В".

terio007, не увлекайтесь украшательством. Лучше будьте аккуратнее. Посты Ваши подредактировал.
И имейте в виду, что красный цвет шрифта зарезервирован за администрацией.

Да чтож такое?.. Ну нет там 3-х ниток по 5см. Все транзисторы на своей одной широкой нитке 3см длиной, все в куче практически, хотя... а, ладно, все равно нафантазируете еще что-нибудь. Ну если кроме иронии нечего написать, то так и скажите открытым текстом куда мне идти, я вполне пойму реакцию гуру на мой вопрос. Прошу простить за резкость, если что.


В первой схеме такие есть, но не очень быстродействующие, во вторую тоже перекочуют. Еще был разговор про супрессоры, возможно они и будут установлены.


Хорошо бы, но 3Вт мощности лишних и места не так много... нужен здоровый компромисс какой-то.

ГОСТ 28751-90

У биполярных транзисторов в базу можно было резисторы поставить, а здесь я даже не знаю как. По любому надо иметь информацию о токе через каждый транзистор. Можно попробовать резисторы поменьше, но падение напряжение на нем при предельно допустимом токе должно перекрывать разброс напряжений отсечки транзисторов.

Придумал.
Надо каждый транзистор открывать индивидуальным транзистором. Это позволит избавится от паралельного включения затвор-исток.

Где-то читал что сопротивление выравнивающих резисторов должно быть примерно равно сопротивлению открытого канала и их включают для балансировки токов стока. И что их даже ставит не обязательно, потому что разброс в параметрах мосфет очень малы, а раброс в сопротивлении резисторов будет намного больше первого разброса и может быть даже хуже.
Вот еще визуализирую описание пиковых выбросов на затворах для схемы 1. Картинка не моя, но выбросы похожы. Свою нечем запечатлеть к сожалению.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Пробовал и бусины ставить, не помогло. Удалось немного снизить амплитуду выбросов увеличением затворных резисторов.

Для MOSFET'ов не актуально. Они, как-бы, самовыравнивающиеся.



Вы уверены, что эти выбросы реально есть в схеме, а не только в щупе осциллографа?

Не уверен, но других все равно нет. Исхожу из того что в одной схеме нет, а в другой есть, а щупы одни и те же.

Просто на затвор (RC-цепь в первом приближении) не очень похоже. Скорее индуктивность щупа иглу дает. Попробуйте еще фронт завалить.
Как вариант, подключить землю щупа через безиндуктивный резистор ом на 10-50.

Вот еще визуализирую описание пиковых выбросов на затворах для схемы 1.

-------------------------------------------------------------------------
Собственно смысл бороться с выбросами 2-3 вольта на затворе.
Они наверное связаны с наличием емкостной связи между затвором и стоком/истоком. но совершенно не страшны.
Не исключено (как выше говорилось) что причиной выброса является щуп осциллографа.
Попробуйте к концу щупа припаять резистор 1К и посмотреть.
Может выбросы исчезнут.

Если мне склероз не изменяет, выброс напряжения дает не емкость, а индуктивность. Емкостной делитель затвор-исток и затвор-сток снижает скорость коммутации ключа.



Это вряд ли. Затвор вынести аж бегом можно.

В понедельник обязательно все предложенные варианты попробую.

Plain' date
ГОСТ 28751-90

Посмотрел...ГОСТ 28751-90
Как сказал поэт:

- Если правда оно
- Ну, хотя бы на треть,
- Остается одно: Только лечь помереть!

Тогда только реле...
Для желающих ознакомиться с ГОСТ 28751-90:

http://vsegost.com/Catalog/38/38601.shtml

Я уже ознакомился раньше. Никого не хочу обидеть, но как по мне, этот ГОСТ только познавательную ценность имеет в моем случае.

у вас уникальный автомобиль? даже у буржуев есть точно такой гост, называется исо 7637.

Не уникальный.

Индуктивность щупа непричем. Только та индуктивность влияет, через которую ток течет.
Сам долго не понимал природу индуктивных выбросов, поэтому полагаю, что есть здесь неочевидные вещи.
Природа индуктивных выбросов:
1. Транзистор открыт и ток растет по формуле I= U*t/L линейно если нет резисторов в цепи или по отрицательной эцспоненте, асимптотически приближающейся к U/R.
В результате энергия магнитного поля W=L*I^2/2.

2. При разрыве цепи (закрылся транзистор) индуктивность и емкость монтажа создают колебательный контур, в котором начинает звенеть на его частоте энергия W. Благодаря сопротивлению с каждой осцилляцией часть энергии перейдет в тепло и все затухнет.

Амплитуду первого выброса можно посчитать (пренебрегая сопротивлением) приравняв энергию конденсатора и индуктивности. C*U^2 = L*I^2
Из формулы видно, что увеличивая емкость, можно добиться снижения амплитуды выброса.

Однако есть методы и получше. В телевизионной технике энергию выброса использовали для повышения напряжения питания выходного каскада строчной развертки (посмотрите, что такое flyback), А при управлении соленоидами, параллельно катушке ставится быстродействующий диод в обратном включении. При размыкании транзисторного ключа, ток, накопленный в катушке через диод продолжает течь в том же направлении постепенно затухая.

Какие проблемы от выбросов? Если с ними не бороться, то положительный выброс через время полупериода колебания колебательного контура станет отрицательным, чего ни биполярные, ни полевые транзисторы не любят (горят).

С каждым ответом все меньше соображаю что делать, схема растет как снежный ком. Первое что приходит это перетрясти топологию платы для схемы 1, т.к. транзисторы горели в схеме 2, где не было выбросов, а следовательно топология была относительно правильной и в нее остается только добавить ограничение напряжения на мосфет и пересмотреть уровни ограничения на затворах, а в схеме 1 потом обвешать все снабберными цепочками, И-С мосфета, затвор, выходные транзисторы драйвера и т.д.

THE SECRET WORLD OF OSCILLOSCOPE PROBES

Ставить защитные диоды



В смысле изкажения измерений если только. Я решил. что на измеряемом конце. Да вы правы, щуп может искажать картину.

Желательно конечно определиться, откуда к мосфетам подкрадывается белый пушистый зверёк - с затвора или со стока?
Скажите, а при сгорании транзистора преобразователь на 33063 оставался цел?
Он вообще где расположен - на одной плате с транзисторами?

Все остается целым кроме одного из мосфетов. Все расположено на одной плате. В схеме 2 действительно трудно сказать откуда подкрадывается, мог и со стока, т.к. параллельно И-С нет ограничителя, а мог и к затвору, т.к. стабилитрон обыкновенный, а не двуханодный.

Так обычный стабилитрон в другую сторону как диод работает и ограничит напряжение на 0.6 вольт.

Это если на затворе есть напряжение уже, а если VT5 (сх.2) закрыт, то с истока на затвор, через стабилитрон приходит полное напряжение помехи или что там прийдет. Да наверно даже и открытый VT5 не поможет, затворные диоды подпираются через стабилитрон напряжением с истока и на затворе все равно напряжение завышено получается. В симуляторе сейчас проверил. А еще если напряжение помехи на истоке положительное и больше напряжения бортсети, то напряжение на мосфет становится обратной полярности и открывается встроенный обратный диод. Возможно это он все портит?

насколько я понимаю вопрос напряжение между подложкой и затвором должно быть ограничено защитой. Подложка соединена с затвором и если между ними 0.6 вольт, то пофиг какая помеха и как изменила потенциал истока.

Если есть встроеный обратный диод, то он как раз защищает. Он включен между стоком и истоком? Если да, то не надо ставить быстродействующих диодов параллельно каналу.

Какое напряжение отсечки у реальных транзисторов? я подумал и понял, что неодинаковость напряжений отсечки у полевиков некритична при крутом фронте открывания/закрывания, однако при пологом транзистор с меньшей отсечкой перегружается. Пометьте транзисторы номерами. Измерьте и запишите напряжения отсечки транзисторов перед установкой, а когда один сгорит, то не будет ли это тот у которого оно ниже?

----------------------

Ещё пара вопросов.
1.Почему преобразователь запитан не через диод?
Ведь при обратном выбросе в сети ёмкость С8 будет просто моментально разряжена.
2.Какой номинал у С10?

Да, между С-И, и часто встречается информация о том что лучше поставить обратный диод внешний.


Тут придется неизвестно сколько ждать, может день, а может месяц до сгорания. И схема вроде вполне нормальная получается из всех рассуждений, т.е. стабилитроны в затворах есть, но нужно уровень понизитьдо 15-16В, обратные диоды внутри мосфетов есть, обратные диоды параллельно нагрузке есть. Единственное чего нет во второй схеме, так это ограничения по питанию. И снова мысль возвращается к началу.


Диод там есть, его в этом куске схему нет. Номинал С10 - 47мкФх35В

Она просто не может быть меньше, чем требуют законы природы.

Ранее Вам уже предлагалось изучить готовые решения, и если бы Вы последовали этому совету, то увидели, что все они сделаны по топологии источника тока, потому что это единственное, что может гарантировать ОБР.

Если всё же надумаете поставить готовое, то вот ориентир:

http://www.digikey.com/product-search/en?F...amp;pageSize=25

Ну что же, тогда резко поднять устойчивость по затвору можно уменьшением номиналов R22 и R23 с 10 К до 1К и менее, сколько позволит схема управления и источник 24В по току.

Все устройство стОит как один драйвер, но все равно спасибо. Все же хочется домучить то что есть, а не кидатся от решения к решению.

зато в следующий раз сгорит не нахаляву, а даст информацию.