MOSFET double canal N / P avec fumée

8

J'ai construit le circuit MOSFET double push-pull N-MOS et P-MOS suivant. Son but est de contrôler certaines LED externes à partir d'un microprocesseur 3,3V.

Cependant, il semble y avoir un problème, où la double puce MOSFET «SI4554DY-T1-GE3 Dual N / P-Channel» meurt d'une horrible mort de fumée fumeuse, lorsque 12V est connecté comme indiqué dans le schéma ci-dessous.

La fumée apparaît même lorsqu'aucune charge n'est connectée et que les MOSFET ne sont pas commutés (inactifs).

Pour autant que je puisse voir dans la fiche technique , aucune des limites (V [GS] <20V, V [DS] <40V) n'est dépassée.

Pouvez-vous aider à identifier le problème? Je vous remercie!

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Image de la mise en œuvre du circuit

voltage transistors current mosfet circuit-design Johis
la source
2
Quelle est la tension de la grille lorsque vous connectez 12V? Les deux mosfets se conduisent probablement, se court-circuitent. Aussi, pourquoi utilisez-vous le push-pull pour cela? Le N-mosfet ne fait rien d'utile pour piloter vos LED ...
marcelm
1
Lorsque vous appliquez de la puissance, vous comptez sur R2 pour recharger les portes des deux MOSFET. Combien de temps cela prend-il et combien de courant les traverse-t-il pendant cette période?
Dave Tweed
1
Êtes-vous capable d'ajouter un interrupteur entre 12 V et où il alimente M1? De cette façon, vous pouvez faire monter l'alimentation 12 V et la laisser se stabiliser et l'entraînement du portail se stabiliser avant d'alimenter le circuit push-pull. Cela exclurait ou exclurait le temps de montée lent du bloc d'alimentation conduisant aux deux appareils à conduire simultanément. J'essaierais également de réduire le pull-up de 47 K à 4K7 pour un temps de montée beaucoup plus rapide pendant qu'il charge les portes, bien que je pense que cela soit moins probable.
TonyM
1
Cela a probablement quelque chose à voir avec le 222A qui passe par là quand ils sont tous les deux en même temps ..
Trevor_G
2
La partie réellement installée sur la carte est de 51K. Pourquoi les gens insistent-ils pour nous montrer des schémas qui ne reflètent pas la réalité de leur situation? Les désignateurs de référence se trompent également.
Dave Tweed

Réponses:

7

Votre configuration Push-Pull est inversée. Le MOSFET à canal N est censé être connecté au rail + ve et le MOSFET à canal P doit être connecté au rail -ve. Votre circuit explose parce que les deux MOSFET s'allumeront pendant un certain temps lorsque l'entrée passe de bas à haut ou de haut à bas. Cela provoquera un court-circuit et vous obtiendrez la fumée magique!

Veuillez consulter le lien de référence ci-dessous:

http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/MOSFET.html

vivekkholia
la source
Je suis certain que la conception doit être correcte. J'ai utilisé ce design push-pull plusieurs fois. La différence est maintenant que j'utilise un composant avec double MOSFET, par rapport à l'utilisation de MOSFET individuels dans le passé. À la recherche d'un pilote mosfet demi-pont, les deux conceptions semblent être populaires.
Johis
1
@Johis il y a une différence significative dans les temps de commutation des mosfets. Même si vous pouvez garantir que les signaux de la porte arrivent simultanément, il y aura un temps "à la fois". Je vous suggère soit de piloter les portes séparément, soit d'ajouter une inductance dans la ligne électrique avec une diode de retour pour couper les pointes.
Trevor_G
1
@Johis, je me sens stupide parce que j'ai regardé cela plus tôt, lorsque j'ai vérifié que vos sources FET étaient correctement connectées sur votre PCB. Mais votre schéma fonctionnerait ... si vos portes avaient des temps de montée et de descente très rapides. Pour éviter les problèmes, c'est beaucoup mieux et tout aussi facile d'utiliser le schéma opposé, montré par les liens de vivekkholia. Cela garantit que les deux transistors à effet de champ sont désactivés lorsque la tension des portes passe à travers la «zone morte» entre très haute et très basse. On m'a montré cela sur un moteur il y a quelques décennies, j'aurais dû le repérer.
TonyM
1
@Johis si vous devez utiliser la même configuration que vous utilisez, alors envisagez de piloter les MOSFET individuellement. Prévoyez un temps mort pour vous assurer qu'ils ne conduisent pas en même temps.
vivekkholia
1
@WhatRoughBeast Ce n'était pas simplement faux . Cela n'avait probablement rien à voir avec la question posée. J'ai également dit quelques trucs supplémentaires avant de le poster. Supprimé cependant.
vivekkholia
3

Les circuits de tirage de poussée de cette conception sont connus pour leur fusion en raison de la mise en marche accidentelle des deux mosfets simultanément.

Évidemment, cela peut se produire lors de la commutation, mais cela peut également se produire lorsque l'alimentation est appliquée au circuit. L'impulsion de courant est normalement très courte, cependant, plus les dispositifs mosfet sont petits, plus il est probable qu'une défaillance se produise sur l'un ou les deux.

En tant que tel, lors de l'utilisation de pilotes rail-rail push-pull comme celui-ci, il est nécessaire qu'une certaine protection soit fournie pour garantir que le courant ne puisse pas traverser le pont.

Voici un exemple qui utilise une inductance en ligne comme self de courant.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

L1 et D1 dans le schéma ci-dessus doivent être dimensionnés pour limiter le temps de montée du courant à être significativement inférieur au temps de commutation des mosfets.

La résistance R2 doit être incluse pour forcer le circuit dans un état particulier pendant que la logique qui le pilote se met sous tension. Cela est particulièrement vrai si le signal provient d'un micro qui est initialement configuré comme une broche à haute impédance. Le fait que cette résistance soit mise à la masse de la logique 1 dépendra de l'état dans lequel vous souhaitez que la sortie démarre.

C1 est destiné à essayer de protéger les mosfets de toute pointe de tension de démarrage sur l'alimentation.

R1 ne doit pas non plus être surdimensionné. Il doit drainer la capacité de M1 et charger M2 assez rapidement lorsque le transistor se bloque.

En fin de compte, avec ce type de pilote, il est préférable d'utiliser des signaux de contrôle séparés avec un temps mort intégré dans lequel les deux commutateurs sont désactivés avant que l'un ne soit activé. En plus de vous offrir plus de protection pour votre pilote, il ajoute également la fonctionnalité de pouvoir déconnecter entièrement la sortie.

Trevor_G
la source
1

Lorsque vous dites «tester sans signal d'entraînement», voulez-vous dire que «aucun entraînement» est une terre à faible résistance ou O / C.

Si Vin est toujours haut ou bas, l'état Q1 est défini.
Mais O / C Vin permet au Q1 de s'allumer éventuellement partiellement - ce qui peut être désastreux.
Quoi qu'il en soit, une résistance de valeur élevée de la base Q1 à la masse est en règle - disons 10K.

Plusieurs personnes ont mentionné le shoot through via M1 & M2 et plusieurs schémas ont été proposés. POSSIBLEMENT utile est un zener de Q1 C à chaque porte FET et une résistance par FET qui désactive chaque FET de la porte à la source.
2 x dites 6V8 zeners sur une alimentation 12V signifie qu'il y a un minimum de croisement.

Dans le diagramme ci-dessous, supposons que V + est 12V et FET Vgsth est 2V dans chaque cas.
FET inférieur Vc requis pour être à 2V + 6V8 = 8,8V ou plus pour être activé.
Le FET supérieur nécessite que Vc soit à 12V - 8.8V = 3.2V ou inférieur pour s'allumer.

Pour Vin <6,8V. FET inférieur est complètement désactivé.
Pour Vin> 12 - 6,8 V = 5,2 V FET supérieur est complètement désactivé.
Cette importante protection contre les bandes mortes PEUT aider à empêcher les poussées.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Russell McMahon
la source
Je testerai votre suggestion et vous reviendrai. Le test ci-dessus était avec un circuit ouvert à la base (car j'ai supposé que la fuite ne serait pas suffisante pour allumer le NPN BJT).
Johis
@Johis Avant d'essayer les zeners, etc., ajoutez simplement la base pull down. Le courant de fuite est multiplié par Bêta (au moins) et une augmentation du courant de collecteur peut se produire "une fois qu'il démarre". | C'est certainement la source de problèmes dans certains cas. Que ce soit le cas ici, c'est à déterminer. | NB - NE JAMAIS donner à Murphy une pause égale - il est tout à fait capable de créer des problèmes même lorsque vous faites les choses correctement :-).
Russell McMahon
0

12V et il n'y a pas de limite de courant. Supposons une incidence où les deux conduisent pour une raison quelconque et conduisent à l'échec. Mettez une résistance de limitation de courant dans l'alimentation ou une résistance dans l'alimentation et une résistance à la terre pour l'équilibre de la tension de sortie dans la tolérance de courant du ou des appareils.

Je compte bientôt expérimenter avec des FET à double porte (MOS) et cet article m'a inspiré! Merci :-)

Tom Miller
la source