avatar_mr.Dream

Миллион способов убить мощный полевой транзистор (MOSFET)

Автор mr.Dream, 19 Окт. 2016 в 12:18

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Timber

Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 17:03
ну... без резисторов в затворах ситуация может усугубиться - начнется высокочастотный колебательный процесс через емкость затвора и индуктивность проводников, что выведет в линейный режим. Как я писал, у меня при запараллеливании затворов фонил усилитель)
Если вести витой парой на расстояние меньше метра и драйвер на каждый транзистор - звон если и есть, то не более 0.5 вольт, и он не выводит транзистор в линейный режим. А при параллельном включении емкость миллера все портит: транзисторы включаются не одновременно, и перетекают токи от одного затвора к другому. Если связать все затворы вместе, а резистор поставить между драйвером и затворами - ситуация станет лучше, но полностью эффект не пропадет.

mr.Dream

Цитата: Timber от 20 Окт. 2016 в 17:56
Если вести витой парой на расстояние меньше метра и драйвер на каждый транзистор - звон если и есть, то не более 0.5 вольт, и он не выводит транзистор в линейный режим. А при параллельном включении емкость миллера все портит: транзисторы включаются не одновременно, и перетекают токи от одного затвора к другому. Если связать все затворы вместе, а резистор поставить между драйвером и затворами - ситуация станет лучше, но полностью эффект не пропадет.
Я экспериментально потянул 2-метровую витую пару к кажому затвору. нету почти никакой разницы, чем если бы впаял непосредственно. То есть отлчием можно пренебречь. А вот если тянул просто параллельными жилами - то индуктивность проводника просто огроменная (особенно - гибкий многожильный провод) для таких фронтов, и колебания продолжались очень долго. Осцилограмму забыл снять) Витая пара на то и свивается, чтобы обладать околонулевой индуктивностю (взаимнна компенсация) и подавлением синфазной помехи. Иначе 250мГц сигналы по ней бы не шли на расстояние 100 метров с минимальным затуханием ))))
В первом моем детище затворы были наглухо соединены, а резистор был общий - был звон, и они грелись сильно. Когда затворы разделил - ситуация круто изменилась.
Вот еще явный пример убивания полевика. Видно, что аж олово на них потекло))) но єто уже тепловой пробой на лицо. Кристалл под 250 градусов небось раскалился. Это при 50А (одним ключем только крутил двигатель), а еще термопрокладка фиговая )

TRO

Витая пара имеет свое волновое сопротивление, и если в конце её будет не активная нагрузка с этим конкретным сопротивлением, то эта витая пара может свободно стать целиком или частью резонансного контура.

Что касается смерти фетов по перенапряжению, спокойно убивал выбросами феты IRF44N настраивая обратноход запитанный от двух пальчиковых батареек (у которых ток КЗ не выше 6А).

Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

mr.Dream

[user]TRO[/user], ну длина волны на метровом отрезке и наших частотах влиять не может. При 1 мГц 300 метров волна.
А вот касательно перенапряжения, меня как раз этот вопрос и мучает.  Но ведь... фет в обратном направлении откроет бади-диод, а в прямом при перенапряжении настанет лавинный пробой, и фет начнет проводить, как стабилитрон. Если не перегреть кристалл мощностью выброса - ему ничего не грозит. Кроме того, выбросы поглотятся диодами остальных фетов, которые в обратном направлении включения образуют 3-фазный випрямительный мост.  По этому все выбросы уйдут обратно в батарею или конденсатор питания. Но возвратиться не может больше, чем пришло, как в моем случае.

Timber

Только не всегда есть возможность вить ее из проводов с тонкой изоляцией - иногда приходится вести ее через высокие напряжения, перегретые детали или места, на которые что-то может упасть  :-) Больше расстояние - больше индуктивность.

Диоды параллельно резистору не пробовали ставить? Затвор быстро заряжается через диод, а разряжается медленно через резистор.

Или термоинтерфейс ОООЧЕНЬ плохой, или слишком большие потери при переключении или выбросы напряжения. Для 4110 50А вроде и не много - не должен был так нагреться.

Лучшие интерфейсы на малые напряжения - тонкая слюда с термопастой. Резина - фигня, хоть и технологичней :-D

Добавлено 20 Окт. 2016 в 18:36

Цитата: TRO от 20 Окт. 2016 в 18:23
Витая пара имеет свое волновое сопротивление, и если в конце её будет не активная нагрузка с этим конкретным сопротивлением, то эта витая пара может свободно стать целиком или частью резонансного контура.
Не, на наши частоты волновые эффекты почти не влияют.
Цитата: TRO от 20 Окт. 2016 в 18:23
Что касается смерти фетов по перенапряжению, спокойно убивал выбросами феты IRF44N настраивая обратноход запитанный от двух пальчиковых батареек (у которых ток КЗ не выше 6А).
Сколько энергии запасалось в индуктивности? Хоть они и нормированы на лавинный пробой при перенапряжении, много энергии поглотить не смогут.

Timber

Для медленных процессов нарастания - все именно так. Для быстрых - куча индуктивностей, неравномерностей отдельных ячеек, шнурование тока и еще много всяких тонких материй.

i

В свое время мучился с двухтактником для галогенок - при нагреве радиатора на котором сидели транзисторы, примерно до 50-60гр, происходило КЗ.
Для выяснения причин, вынес транзисторы на внешний радиатор, для удобства взял два, так что у каждого транзистора был свой радиатор, а раз так, то и резинку не стал ставить. Включил - работает, 600вт на галогенке выделяет, ничего не бахает. Ну, думаю, резинка виновата, мешает теплу от кристалла уходить.
Решил проверить при какой температуре все таки бахнет. Нагрузку убрал, что бы не слепила и не грела транзисторы. Стал феном греть радиаторы, 50 - живем, 60-70-80 - полет нормальный, 90 - все еще работаем. Больше нагреть не смог, фен слабоват.
Пересадил транзисторы на один радиатор, стал греть (радиатор) - опять при 60 бахнуло.
Распилил радиатор аккурат между транзисторами (но резинки оставил) нагрел до 90+ ... и о чудо, транзюки живы и здоровы.
Включил нагрузку - живет и светит.

Кто тут в чем виноват, я так и не понял, но с тех пор не сажаю транзисторы разных плеч на один радиатор.

Timber

Для силовой электроники вообще не желательно применять резиновые прокладки.

mr.Dream

И так, с тепловым пробоем разобрались)) но напомню, тема была создана с необходимостю выяснить, от чего транзистор вышел из строя МГНОВЕННО. Он был холодным. То есть, он мог быть и вообще без радиатора. А силиконки  поставил временно, чтобы отладить работу.
И так, параллелить паразитные диоды смысла особого нету, ибо в даташите написано
Forward Turn-On Time - Intrinsic turn-on time is negligible (turn-on is dominated by LS+LD). То есть время открытия его даже не указали, а написали, что ничтожно мало. По этому обратный выброс не мог его убить.
Выброс напряжения прямой - мог случится из за индуктивности паразитной? Не могу найти в даташите время лавинного пробоя (обратимого, как стабилитрон) транзистора высоким напряжением. Мне кажется, что вся собака зарыта тут. То есть, у меня во всех случаях затвор уходил в КоЗу с остальными выводами.
Видится мне следующее: индуктивный выброс, лавинный пробой еще не успевает наступить, а уже пробиват оксидный слой затвора на сток. Ну а далее все ясно.

Timber

Он и называется лавинным, потому что быстрый  :-D Но по дэйташиту на 4110 максимальный ток лавинного пробоя около 120 ампер(а импульсный ток канала и диода - намного выше: 670А).
STB55NF06L

mr.Dream

[user]Timber[/user], но если даже 120А, то у меня было максимум пару десятков, если работал на индуктивную нагрузку. Не могу нигде найти конкретно время срабатывания "паразитного стабилитрона" в этом ключе. Недавно прочел, что за доли наносекунд уже можно вывести затвор из стро и/или сток из строя. По этому нужно затянуть время выключения или демпфировать выброс конденсатором.
да ладно 120А для лавинной "защиты"? это э 12кВт мгновенной мощности!
Но с другой стороны, тоже не укладывается в голове следующее: транзисторы включены полумостом межу источником питания с конденсатором. То есть "средина" полумоста не может вылететь за напряжения питающей шины, так, как в ниже не пустить нижний ключ (его диод), а выше - верхний. По этому пробой напряжением тоже исключен. (

TRO

#29
Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 20:38...."средина" полумоста не может вылететь за напряжения питающей шины, так, как в ниже не пустить нижний ключ (его диод), а выше - верхний. По этому пробой напряжением тоже исключен. (
А внутренние диоды не такие шустрые как хотелось бы, и при малой но энергоемкой индуктивности (без тормозящих межвитковых емкостей) вполне могли пропустить бысто нарастающий импульс. Для этого некоторые вумные люди на феты даже в полумостах ставят супрессоры, они всяко пошустрее внутренних диодов будут. Но обычно этого не требуется, так как на очень мощных применениях для снижения влияния "миллера" искуственно увеличивают затворную емкость дополнительным конденсатором (в разы) , а с ним даже очень мощный драйвер не так быстро закрывает фет, и быстрым выбросам неоткуда взятся.

Wahoo 2012 29er, +собран складной двухосис на раме"Land Rover" 69er с эл. мотором, и и МОНОКОЛЕСО

mr.Dream

Цитата: TRO от 20 Окт. 2016 в 20:50
А внутренние диоды не такие шустрые как хотелось бы, и при малой но энергоемкой индуктивности (без тормозящих межвитковых емкостей) вполне могли пропустить импульс. Для этого некоторые на феты и в полумостах ставят супрессоры, они всяко пошустрее внутренних диодов будут.
А вот в даташите написано совсем наоборот.
Forward Turn-On Time - Intrinsic turn-on time is negligible (turn-on is dominated by LS+LD). То есть время открытия его даже не указали, а написали, что ничтожно мало.
и никаких выбросов на осцилограмме не видно. Даже приблизительно.
Номинируется только их время восттановления, но оно и так меньше 100нс

turn-on is dominated by LS+LD - как я понимаю, ограничено только индуктвностю сурса и дрейна

Timber

Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 20:38
у меня было максимум пару десятков, если работал на индуктивную нагрузку.
если во время сквозного тока один транзистор из-за каких-либо процессов закрылся - ток был намного выше 50А
Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 20:38
Не могу нигде найти конкретно время срабатывания "паразитного стабилитрона" в этом ключе. Недавно прочел, что за доли наносекунд уже можно вывести затвор из стро и/или сток из строя. По этому нужно затянуть время выключения или демпфировать выброс конденсатором.
время срабатывания ИМХО ничтожно мало, т.к. это срабатывает паразитный транзистор, включенный как диод. Сам процесс пробоя затвора короткий, но перед этим надо зарядить его емкость до напряжения пробоя, а для того, чтобы это сделать быстро - нужен большой ток. Снабберы лучше RCD - импульср срезают быстро - греются не очень B-)
Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 20:38
да ладно 120А для лавинной "защиты"? это э 12кВт мгновенной мощности!
Важна не сама мощность, а то что она делает: повышает температуру кристалла, а если нагрев быстрый - возможно разрушение/деградация из-за деформаций, вызванных большим температурным градиентом(горячие участки расширяются)
Цитата: mr.Dream от 20 Окт. 2016 в 20:38
Но с другой стороны, тоже не укладывается в голове следующее: транзисторы включены полумостом межу источником питания с конденсатором. То есть "средина" полумоста не может вылететь за напряжения питающей шины, так, как в ниже не пустить нижний ключ (его диод), а выше - верхний. По этому пробой напряжением тоже исключен.
Если ток остался в индуктивности, он должен пройти по замкнутому контуру. Полный контур: плюс_конденсатора - его_паразитная_индуктивность - верхний_транзистор - нижний_транзистор - минус_конденсатора. Если есть ток в индуктивности - то он обязан пройти через оба транзистора, чтобы замкнуться.

all_bud

[user]mr.Dream[/user], а можно схему одного плеча с номиналами и дровами. А так же приложить форму сигналов на управление дровами.
Строить е-байки, это вам не "байки" на форуме строчить.
Мой байк https://electrotransport.ru/index.php/topic,13368.0.html
Мой контроллер https://electrotransport.ru/index.php/topic,17507.0.html

mr.Dream

[user]all_bud[/user], управление дровами четкое, логический выход с МК - нету там что показывать. Выходные осцилограммы приложил, они мне нравятся. Схема полумоста - как  в даташите :) IRS2186 Выход драйверов непосредственно на исток и затвор (через двуметровую витую пару - экспериментально), минуя возможные пути прохождения большого тока. Резисторы в затворах 11Ом на каждом транзисторе отдельно. Верхнее плече драйвера подперто по питанию керамикой 10мкФ, нижнее - 30мкФ. Феты подперты конденсатором 220мкф (в каждом плече). Планируется по 4 в каждом.
То есть, проблема не управлении. При штатной работе все хорошо, переключение четкое. Пробывал давать небольшую нагрузку, но блок питания больше 180Вт не дает. Даже на 1% заполнения ШИМ остановить медленно вращающийся двигатель очень трудно.  Ключи холодные. Проблема в нештатном режиме работы ключей.
Короче, было так. Я отключил МК от питания, мотор остановился. Но тут меня потянуло ткнуть пальцами на входа драйверов. А на корпусе был потенциал половинного напряжения сети, так как не заземлено. И от этого открылись несколько каналов, я услышал щелчек именно в самих конденсаторах силовых, и после этого феты показали коротыш.
Думаю, ладно, такого не может быть и повторил эксперимент, надеясь, что энергии конденсатора в принципе не достаточно для убивания перехода. Но был не прав. А вот почему - стоит выяснить.  Какие процессы происходят в этот момент - засечь не удастся в меру их одиночности и быстродействия.

Попутно вопрос. ТО-247-3 возможно будет лучше, чем ТО-220 в плане теплоконтакта с радиатором? А то они процентов на 15 дешевле.

Еще заметил такое. В инфинеоне между истоком и затвором стоит конденсатор. Видимо, для затягивание времени открытия и нивелирования емкости миллера. Так что быстрое переключение так же имеет свои ньюансы :)

all_bud

#34
[user]mr.Dream[/user], а затворы притянуты к земле. нижний к общей, верхний к Vs. феты могут открываться от статики легко без подтяжки затвора к земле.

п.с. какое плечо ШИМите, верх или низ?
Строить е-байки, это вам не "байки" на форуме строчить.
Мой байк https://electrotransport.ru/index.php/topic,13368.0.html
Мой контроллер https://electrotransport.ru/index.php/topic,17507.0.html

mr.Dream

[user]all_bud[/user], а драйвер тогда зачем? он прижимает к земле с "силой" 1А каждый фет. Да и от статики там не будет такого броска тока, так как емкость миллера остановит фет на полуоткрытом состоянии. У меня же проблема другая - "импульсное подыхание" :)