горит драйвер мосфета

[pin]

Доброго времени суток!
Пытаюсь использовать драйвер мосфета MAX626 для управления P-канальным IRF4905.
И все работает прекрасно, пока не подключаю более мощную нагрузку.
В качестве тестовой нагрузки использую лампы накаливания.

50Ватт, 4 А в разогретом состоянии, 8 А при старте - отлично работает
100 Ватт, 8 А в разогретом состоянии, 16 А при старте - драйвер перегорает сразу при подключении потребителя

При этом сам мосфет не повреждается. Да и токи для него ерундовые.

Подавал питание на драйвер До подключения нагрузки. Т.е. на затворе было напряжение и он был закрыт!
Проверил подключением слабых нагрузок. Подключаю 100 Ватт - горит!

Не могу понять, в чем может быть причина. С моей точки зрения никакого воздействия на драйвер подключение нагрузки иметь не должно.
Если мосфет заперт, то падение напряжения я исключаю.

Очень хотелось бы добиться стабильной работы схемы во всем диапазоне нагрузок мосфета.

Не могу понять, в чем может быть причина. Помогите!
Заранее благодарю за участие!

Схему и даташиты прилагаю.
http://datasheets.maximintegrated.com/e ... TSC428.pdf

[Slabovik]

Возможно, причина в неправильном схемном решении. Во-1, полевик P-канальный. Во-2 - из схемы неясно, где его исток, на нагрузке? Или на +12? Этого уже достаточно, чтобы вообще ничего не работало (нагрузка запитывается через внутренний диод). Во-3, емкость затвора целых 3000 пФ, а допустимый выходной ток драйвера всего 1.5А. Где резистор ставить будем?

В данном случае нужно нарисовать схему, используя общепринятые УГО (а не самоизобретённые, это касается полевика), как реально всё включено. Добавить между выходом драйвера и затвором полевика резистор номиналом от 10 до 22 Ом (а можно и все 47, если коммутация не высокочастотная).

[pin]

TO: Slabovik
1. Правильно, полевик P-канальный. Почему это неверно? Он должен заработать здесь, чтобы стать частью Н-моста.
2. P-канальный мосфет в стандартном решении используется выше нагрузки. Нагрузка обозначена на схеме клеммами X1. Мосфет подлкючен в соответствии с даташитом. Исток на 12 В.
3. Емкость затвора действительно большая. Но какую роль это играет в данном случае? Следствием может быть либо нагрев мосфета при недовключении, либо выход из строя драйвера при любой нагрузке. Емкость затвора от нагрузки не зависит. Я использую низкую частоту ШИМ, около 2 килогерц, и испытал схему на нагрузке 50 Ватт - тепловыделение минимальное. В данном случае драйвер выходит из строя даже без ШИМ, а с предварительно запертым наглухо затвором. В соответствии с даташитом драйвера, сопротивление на выходе 5-20 Ом имеет смысл в целях уменьшения звона, но увеличит время заряда затвора.

Я же говорю - все хорошо и правильно работает еще при 50-ваттной нагрузке (пик 8 А или 100 Ватт при старте).

P.S.: Кажется мне пришла мысль...
До тех пор, пока нагрузка не подключена, конденсатор затвора не может быть заряжен, у него нет земли.
=>Значит мосфет остается в открытом состоянии до момента подключения нагрузки.
=>Сопротивление нагрузки также ограничивает максимальный ток на затворе.
=>минимальное выходное сопротивление драйвера 4 Ома; 1,5 Ома холодная лампа; 12/(4+1,5)=2,1 А пикового тока драйвер еще выдерживает однократно при старте, или 12/(4+3)=1,7 А на ШИМ.
=>0,75 Ома холодная лампа; 12/(4+0,75)=2,53 А пикового тока драйвер убивают.

Сопротивление около 2 Ом уже спасет?
12/(4+0,75+2)=1,8 А.

[Slabovik]

Пункты 1 и 2: неверно не то, что транзистор P-канальный. Неверно его отображение на схеме, что вводит в заблуждение - это необходимо исправить, если не хотите вводить кого-то в заблуждение и дальше.
3. Емкость затвора играет ключевую роль, потому что она в моменты переключения либо заряжается либо разряжается. Это хоть и кратковременный, но весьма значительный ток, ограничивающийся только активным сопротивлением, а в тяжелых случаях эта емкость ещё и в качестве конденсатора колебательного контура "подрабатывает". Так что резистор в цепи затвора - не фетиш, а жизненная необходимость. Дальнейшие выводы в общем-то вполне правильные (кроме, что "конденсатор затвора не подключен - это неверно, он подключен всегда). Разве что расчёт ограничительного резистора: перезарядка затвора производится от 12 вольт, ограничить ток необходимо значением 1.5А, не более (а желательно чуть менее). Принято считать, что внутренние сопротивления самого затвора и ключей драйвера =>0 (на деле так и есть, или близко к этому), получаем 12В/1,5А=8 Ом. Реальность такова, что ещё и 12 вольт может превращаться в 14,4 (аккумуляторное питание), то 14,4/1,5=9,6 Ом. Ближайший номинал, гарантирующий непревышение тока, 10 Ом. Далее, если необходимо оценить скорость переключения, определяется постоянная времени R*C, в нашем случае это 10*3000/10^12=0.03 мкс (при 22 Омах - 0,066 мкс). Таким образом, в первом приближении, полная зарядка/разрядка затвора (т.е. достаточная для переключения транзистора из одного состояния в другое) будет происходить примерно за ~3*0,03=~100 нс (220 нс при 22 Омах) - более чем достаточно... (если недостаточно - необходимо менять драйвер на более мощный и скоростной).

[pin]

TO: Slabovik
Спасибо за пояснение и главное за расчет! 100 нс вполне достаточно.
При расчет не нужно учитывать внутренне сопротивление драйвера и сопротивление нагрузки?

С неверным подключением мосфета пока не согласен.
Максимальный ток MAX626/7/8 - 2 А.
Плюс конденсатора затвора - выход драйвера. А минус ведь на drain, т.е. на потребителе. Нет потребителя - нет зарядки конденсатора?

[Slabovik]

При расчёте внутреннее сопротивление драйвера есть паразитное и в документации приводится его максимальное значение, которое в реальном приборе часто значительно меньше и не является постоянной величиной. Поэтому расчёт в ключевом режиме идёт на основе "наихудшего" варианта, т.е. нулевого сопротивления.

Также не следует уповать на то, что "заявлено 2 ампера". Не заявлено, а "допускается кратковременно", т.е. на постоянной основе эксплуатировать в этом режиме нельзя, плюс соседний драйвер имеет ограничение уже в 1.5 ампера, а вы уверены, что ваш не ремарк? Другими словами - хочется надёжной работы - заложи запас 20-30%

Транзистор включен наверное правильно - но на схеме изображен неправильно. Я специально не рисую картинку, чтобы вы сами могли, поразмыслив, сделать "работу над ошибками". Найдите правильные УГО и сверьтесь.
У паразитной емкости затвора нет плюса. Также она не подключена ни к Drain, ни к Source - емкость образуется между затвором и каналом, величина этой емкости также непостоянна и зависит от напряжения на затворе (относительно Source) и напряжения на Drain, т.е. от состояния канала. А ещё есть эффект Миллера (хотя при данных напряжениях он незначителен)...

[pin]

MAX626 у меня "закончились". Поменял на MCP14E10. Распиновка та же, только ток больше - 3 А.
Поставил сопротивление 10 Ом.
Сжег 2 драйвера уже на 50 Ваттной нагрузке.
Горит, правда, иначе - на ШИМ ниже 30%.
Драйвер начинает греться и на ШИМ 90%.
При снижении ШИМ температура увеличивается, пока не достигает 75°C, и драйвер отдает концы.
Ранее нагрева не наблюдалось вовсе. Хотя конечно и девайс был другой.

Даташит MCP14E10 прилагаю.

Направление тока в Р-канальном мосфете - SOURCE=>DRAIN.
Как и на схеме, как и на плате.

[КРАМ]

С неверным подключением мосфета пока не согласен.

Верхний ключ управляется ОТНОСИТЕЛЬНО ПИТАНИЯ. Исток должен быть подключен к ШИНЕ ПИТАНИЯ. А сток к нагрузке.
резистор в затвор и резистор между затвором и истоком.
Драйвер не нормируется по допустимому току. Драйвер нормируется по выделяемой на корпусе мощности. Ток указывают как максимально возможный при определенном выходном напряжении. А работать он может даже на КЗ. Тогда драйвер станет генератором тока.

[Slabovik]

План действий:
1. Перерисовать изображение полевика в соответствии со стандартами (устал уже, неверное изображение реально мешает восприятию. Ну посмотрите, наконец, как в даташите он нарисован, и сделайте также - вывод затвора должен находиться на стороне Source, а не на стороне Drain, как на вашей схеме).
2. Чтобы не жечь драйверы, не использовать большую нагрузку до выяснения места проблемы (кстати, когда используете лампочки, в момент старта там, к примеру, не 10 ампер вместо 5, а все 75. Не забывайте это).
3. Взять (одолжить) осциллограф и просмотреть, что делается: а) на затворе относительно истока, б) форма напряжения на резисторе в цепи затвора; в) напряжение на выходе драйвера относительно Gnd. Произвести оценку изменений форм в зависимости от подключенной нагрузки.
4. На момент отладки попробовать прицепить n-канальный полевик в стандартном включении, истоком на землю, оценить его поведение.

Есть предположение, что из-за Миллера при большой нагрузке напряжение на Gate может уйти в "-" относительно Gnd, но в этом необходимо убедиться, чтобы не бороться неизвестно с чем... Если это окажется так, что дело обойдётся установкой пары блокирующих диодов. Если нет....
Также необходимо быть уверенным, что у драйвера выбиваются выходные ключи, а не внутренняя логика - в этом случае ищем совсем не там, где надо...

[pin]

1. Перерисовать изображение полевика в соответствии со стандартами (устал уже, неверное изображение реально мешает восприятию. Ну посмотрите, наконец, как в даташите он нарисован, и сделайте также - вывод затвора должен находиться на стороне Source, а не на стороне Drain, как на вашей схеме).

Виноват! Но буду оправдываться. Понятия не имел что это важно. Теперь осознал. Постараюсь найти подходящий символ или научиться рисовать в eagle.

2. Чтобы не жечь драйверы, не использовать большую нагрузку до выяснения места проблемы (кстати, когда используете лампочки, в момент старта там, к примеру, не 10 ампер вместо 5, а все 75. Не забывайте это).

Больше не буду. Жалко драйверы. Их мало. Верю Вам как специалисту, что холодная лампа дает очень большую нагрузку. Но я измеряю холодное сопротивление и прихожу именно к 10 А вместо 5. Т.е. к 8 в данном случае вместо 4. Игнорировать это познание? Вчера драйверы горели при нагретой лампе...

3. Взять (одолжить) осциллограф и просмотреть, что делается: а) на затворе относительно истока, б) форма напряжения на резисторе в цепи затвора; в) напряжение на выходе драйвера относительно Gnd. Произвести оценку изменений форм в зависимости от подключенной нагрузки.

К сожалению одолжить никак в нашей местности. Думаю приобрести такой: PEAKTECH 1240
Недорогой конечно, но мне достаточно по характеристикам.

4. На момент отладки попробовать прицепить n-канальный полевик в стандартном включении, истоком на землю, оценить его поведение.

Аналогичная плата с N-канальным мосфетом лежит рядом. Боюсь давать на нее большую нагрузку.

Также необходимо быть уверенным, что у драйвера выбиваются выходные ключи, а не внутренняя логика - в этом случае ищем совсем не там, где надо...

Это можно выяснить?

[Slabovik]

Но я измеряю холодное сопротивление и прихожу именно к 10 А вместо 5. Т.е. к 8 в данном случае вместо 4. Игнорировать это познание?

Либо измерение недостоверно, либо что-то ещё. Можно убедиться в этом чисто теоретически, найдя температурный коэффициент сопротивления вольфрама и сделав несложный расчёт.

Думаю приобрести такой: PEAKTECH 1240 Недорогой конечно, но мне достаточно по характеристикам.

Нифигассе! Многие о таком только мечтают. А чтобы отлаживать устройства, можно поиметь и какой-нибудь С1-73, C1-94 - не шикарно, но тараканов ловить здорово помогает. Но совсем без осциллографа в процессе отладки ну очень грустно...

Для того, чтобы не бояться давать нагрузку, думаю стоит сделать эту нагрузку более стабильной и регулируемой. Например, магазин сопротивлений. Грубо, но эффективно, по крайней мере, всегда точно известно "а сколько там", в отличие от лампочки.

Проверить выходные ключи можно только косвенным методом: а) прозвонкой выходов относительно шин питания, и если там нет коротких замыканий, то б) отключив от выхода всё, включить драйвер в работу (подавая на вход 1 или 0, чтобы заставить переключаться то, что там осталось живо и проверяя при этом состояние выхода тестером). Таким образом скорее всего можно выяснить, что вылетело, если выход, то какое плечо (верхнее или нижнее), и уже на основе этого делать какие-то предположения.

[Alter Ego]

Не должен драйвер сгорать при увеличении нагрузки...
Вероятно, причина в длинных проводах от БП, недостаточной емкости блокировочного
конденсатора и неудачной разводке платы.
Попробуйте подать питание на драйвер через резистор 100 Ом и подключить конденсаторы:
100 мкФ на питание драйвера и 4700 мкф к транзистору.

[Slabovik]

Через резистор нельзя - там P-канальный транзистор, соответственно, Vdd драйвера должен быть на его истоке. Не в этом ли собака порылась - неясно, во всяком случае, я не нахожу в таком включении прямых причин для выбивания драйвера...

[Alter Ego]

Падение напряжения на этом резисторе 0.5 В - запиранию транзистора не помешает.
Это напоминает поведение DC-DC конвертеров на микросхемах:

при некачественном С2 нарушается стабилизация, С1 - микросхема сгорает даже без нагрузки.

[pin]

Может быть дело и правда в длинных проводах?
От блока питания до платы 48 см, одножильный 0,8 мм.
От платы до нагрузки 53 см, одножильный 0,8 мм. Как раз для мощной нагрузки в 2 лампы я их и начал использовать. До это были короткие провода по 15 см.
Я читал раньше что расстояние от мосфета до нагрузки должно быть минимальным.
А тут вылетело из головы.
Когда сгорел первый драйвер, у него на питании стояли конденсаторы 100 µF и 0,1 µF.
И все равно не понятно почему вначале драйверы сгорали при закрытом затворе мосфета, без ШИМ.
А теперь с сопротивлением на затворе нагреваются и горят в нижней области ШИМ.
Каков же механизм нанесения повреждения?
Возможно проблем несколько, что и усложняет постановку диагноза.
В любом случае дальше буду двигаться уже с осциллоскопом, начну с малых нагрузок, исключу использование ламп накаливания, укорочу провода.
Потому что хоть и не так дорого, но очень обидно, когда горят драйверы мосфета.