मेरे MOSFETs को क्या मार रहा है

Question

यह मेरी पहली पोस्ट है यहां इलेक्ट्रॉनिक्स स्टैकएक्सचेंज पर। मैं इलेक्ट्रॉनिक्स में एक शौक हूँ, और प्रोग्रामिंग में एक पेशेवर हूँ।

मैं एक वर्कपीस को गर्म करने के लिए एक प्रारंभ करनेवाला सर्किट पर काम कर रहा हूं। मेरे पास @ 12Vac का वर्किंग सेटअप है। संक्षेप में मेरे पास सर्किट में निम्नलिखित तत्व हैं:

• अपने स्वयं के बिजली की आपूर्ति के साथ 50% के डीसी के साथ दालों को उत्पन्न करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर, ट्रांसफॉर्मर के साथ जमीन को साझा करना।
• 2 MOSFETs (100Amps चालू धारा, 150Vds) को चालू की दिशा में स्विच करने के लिए, निम्न दिशा में जारी रखता है,
• 11 सेंटीमीटर की 3570 एनएच सोलनॉइड, ~ 5 सेमी व्यास, 1 सेमी व्यास के साथ तांबे के पाइप से बना। (कुछ समय बाद कॉइल के माध्यम से वाटरकूलिंग लगाने की योजना)
• 230Vac से 12Vac ट्रांसफ़ॉर्मर जो 35 Amps चोटियों या 20 Amps को कुछ समय के लिए डिलीवर कर सकता है।
• MOSFETs के फाटकों को चलाने के लिए एक MOSFET ड्राइवर (TC4428A)
  • स्रोत के लिए प्रत्येक MOSFETs गेट पर एक 10K रोकनेवाला।
  • प्रत्येक MOSFETs गेट टू सोर्स पर 1000pF सिरेमिक कैपेसिटर (फाटकों पर कुछ बजने को कम करने के लिए)। Vpkpk गेट्स पर ~ 17Volts है

अब सर्किट शॉर्ट्स जब मैं एक वेल्डिंग मशीन का उपयोग करके सर्किट में 48Vac लागू करना चाहता हूं, जिसे MOSFETs हैंडल करने में सक्षम होगा (48Vac = ~ 68Vdc * 2 = ~~ 136Vpkpk)। कुछ भी नहीं फटता है, MOSFETs एक टुकड़े में हैं। लेकिन MOSFETS (गेट, सोर्स, ड्रेन <-> गेट, सोर्स, ड्रेन) के पिन के बीच प्रतिरोध सभी 0 या बहुत कम (<20Ohms) हैं। इसलिए वे टूट गए।

मेरे MOSFETs के टूटने का क्या कारण है? जब सर्किट मर जाते हैं तो सर्किट की जांच करना कठिन होता है।

मेरे उपकरण केवल एक ऑस्किलोस्कोप और एक उत्परिवर्ती के रूप में मौजूद हैं।

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सी 2 और सी 3 के बिना गेट्स पर रिंगिंग, जबकि सोलनॉइड संचालित नहीं था। ट्रांसफार्मर के साथ आम जमीन साझा करना। MCU से TC4428A ड्राइवर के तार, कहते हैं, 5 सेमी। ड्राइवर से गेट तक, तार ~ 15 सेमी हैं। क्या यह बजने का कारण बनता है? थिक ~ 2 मिमी तार जहां TC4428A ड्राइवर से गेटों तक उपयोग किए जाते हैं।

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सी 2 और सी 3 के साथ फाटकों पर स्नबेड रिंगिंग, जबकि सोलनॉइड संचालित नहीं था। साझा मैदान। पहली तस्वीर से बहुत बेहतर लग रहा है।

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सोलेनॉइड संचालित होने के दौरान गेट्स पर बजना। जब सोलनॉइड चालू होता है, तो रिंगिंग क्यों बढ़ जाती है और स्विचिंग गति बनाए रखते हुए इसे कैसे रोकें / इसे कम करें?

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सोलनॉइड में वर्कपीस के साथ स्रोत पर नाली का मापन @ ~ 150Khz अंतिम चित्र में दिखाया गया है, यदि संकेत साफ था, तो यह ~ 41 वोल्ट के Vpkpk का उत्पादन करेगा। लेकिन स्पाइक्स के कारण यह लगभग ~ 63 वोल्ट है।

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150% से अधिक / अंडरस्कोर Vpkpk की समस्या का उत्तरार्ध होगा? क्या इसका परिणाम (48Vac => 68Vmax => 136Vpkpk * 150% =) ~ 203Vpkpk होगा? मैं स्रोत पर मापी गई तरंगों पर शोर को कैसे कम करूंगा -> नाली?

EDIT यहां मैंने ड्राइवर से एक MOSFETs गेट काट दिया। CH1 गेट है, CH2 MOSFET की नाली है जो अभी भी जुड़ा हुआ था। अब दोनों लहरें ठीक लग रही हैं। यहाँ कोई / न्यूनतम धारा प्रवाहित नहीं हो रही थी। जब मैं ड्राइवर को दोनों MOSFETs कनेक्ट करता हूं, और दो गेट्स के बीच प्रतिरोध को मापता हूं, तो यह 24.2K ओम कहता है। क्या ऐसा हो सकता है कि यदि एक MOSFET को TC4428A ड्राइवर द्वारा चालू किया जाता है, कि किसी तरह यह अभी भी ड्राइवर द्वारा चालू किए जाने पर दूसरे MOSFETs गेट से सिग्नल उठाता है? क्या यह Driver --->|---- Gateसुनिश्चित करने के लिए कि कोई शोर नहीं है , एक डायोड डालना एक सार्थक विचार है ? अधिमानतः कम वोल्टेज ड्रॉप के साथ एक डायोड।

Comments

मैं एक डीसी स्रोत से अपने ड्राइविंग के रूप में कॉइल के साथ पैरलल में एक डायोड जोड़ूंगा। आगमनात्मक किक संभवत: दायरे से बड़ी और तेज है।

— चम्मच

आप वास्तव में उन ग्राफ़ में क्या माप रहे हैं, यह स्पष्ट नहीं है कि वे किस सर्किट का संदर्भ देते हैं? यदि गेट पर बज रहा है, तो उसके चालक (10-100 ओम) के साथ श्रृंखला में एक छोटा अवरोधक जोड़ें

— pjc50

@ m.Alin एक समानांतर (आर) नियंत्रण रेखा सर्किट के लिए एक व्यवहार्य समाधान भी है? मुझे स्नेबर्स के साथ कोई अनुभव नहीं है और केवल आरबीसी को श्रृंखला में स्नबर्स उदाहरणों के साथ ढूंढना है।

— माइक डी क्लार्क जूल

@स्पून आप शायद सही हैं, चोटियाँ खड़ी हैं और रेखांकन रिज़ॉल्यूशन इतना अधिक नहीं है।

— माइक डी क्लार्क जूल

@ माइक वास्तव में नहीं; आपको डायोड का उपयोग करने की आवश्यकता है।

— m.Alin

Answer 1

ड्राइवर से गेट तक, तार ~ 15 सेमी हैं। क्या यह कारण बनता है?

लगभग निश्चित रूप से, और यह एक उचित शर्त है कि यह आपके MOSFETs को नष्ट कर रहा है, इनमें से एक या अधिक तंत्र द्वारा:

1. से अधिक है$V_{G(max)}$
2. $V_{DS(max)}$
3. धीमी गति से स्विचिंग और अनपेक्षित चालन के कारण साधारण ओवरहीटिंग

# 3 यह होने पर बहुत स्पष्ट होना चाहिए, लेकिन अन्य दो को देखना मुश्किल हो सकता है, क्योंकि वे क्षणिक स्थिति हैं जो गुंजाइश पर दिखाई देने के लिए बहुत संक्षिप्त हो सकते हैं।

C2 और C3 रिंगिंग को कम नहीं कर रहे हैं। आप फाटकों पर बजते हैं क्योंकि MOSFET गेट (और C2, C3 जो इसे जोड़ते हैं) की समाई और साथ ही चालक और MOSFET गेट-सोर्स के माध्यम से तार के लूप द्वारा गठित अधिष्ठापन एक LC सर्किट बनाते हैं । रिंगिंग इस कैपेसिटेंस और इंडक्शन के बीच एनर्जी बाउंसिंग के कारण होता है।

आपको ड्राइवर को यथासंभव MOSFETS के करीब रखना चाहिए। 1 सेमी पहले से बहुत लंबा हो रहा है। न केवल गेट के लिए लंबे ट्रेस द्वारा बनाई गई अधिष्ठापन बजता है, बल्कि यह आपकी स्विचिंग गति को सीमित करता है, जिसका अर्थ है कि ट्रांजिस्टर में अधिक नुकसान। ऐसा इसलिए है क्योंकि वर्तमान के परिवर्तन की दर अधिष्ठापन द्वारा सीमित है :

$$\frac{v}{L} = \frac{di}{dt}$$

$v$$L$

गेट ड्राइवर को MOSFETs के समीप रखने के अलावा, आप उस रास्ते के लूप क्षेत्र को कम से कम करना चाहते हैं जो गेट के माध्यम से चालू होता है:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

इंडक्शन सचित्र क्षेत्र के आनुपातिक है।

अधिष्ठापन स्विचिंग गति को सीमित करता है, और यह भी सीमित करता है कि गेट ड्राइवर कितनी अच्छी तरह से MOSFET को बंद कर सकता है। MOSFET पर नाली वोल्टेज के रूप में जो बस बंद हो गया (अन्य MOSFET चालू होने के कारण, और कॉइल्स की पारस्परिक अधिष्ठापन के कारण), गेट ड्राइवर को MOSFET चार्ज या डिस्चार्ज के आंतरिक समाई के रूप में स्रोत या सिंक करना चाहिए। यहाँ अंतर्राष्ट्रीय आयताकार से एक दृष्टांत दिया गया है - पॉवर मॉस्फेट बेसिक्स :

$R_G$$di/dt$

$V_{th}$

यह इंडक्शन चुंबकीय रूप से अन्य इंडक्शन के साथ युग्मित किया जा सकता है, जैसे आपके सोलनॉइड कॉइल। लूप के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के रूप में, एक वोल्टेज प्रेरित होता है ( फैराडे के प्रेरण का नियम )। अधिष्ठापन कम से कम करें, और आप इस वोल्टेज को कम कर देंगे।

C2 और C3 से छुटकारा पाएं। यदि आपको अपने लेआउट में सुधार करने के बाद भी रिंगिंग को कम करना है, तो गेट और गेट ड्राइवर के बीच गेट के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला जोड़कर ऐसा करें। यह चारों ओर उछलती हुई ऊर्जा को अवशोषित करेगा जो बजने का कारण बनता है। बेशक, यह गेट करंट को भी सीमित कर देगा, और इस प्रकार आपकी स्विचिंग गति, इसलिए आप इस प्रतिरोध को पूरी तरह से जरूरी नहीं चाहते हैं।

आप टर्न-ऑन की तुलना में तेजी से चालू होने की अनुमति देने के लिए, डायोड के साथ या ट्रांजिस्टर के साथ जोड़े गए अवरोधक को भी बायपास कर सकते हैं। तो, इन विकल्पों में से एक (लेकिन केवल यदि आवश्यक हो; यह रिंगिंग के स्रोत को समाप्त करने के लिए बहुत पसंद किया जाता है):

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

विशेष रूप से Q3 के साथ अंतिम मामले में, आपने अनिवार्य रूप से एक गेट ड्राइवर का आधा भाग लागू किया है, इसलिए ट्रेस को कम रखने और लूप क्षेत्र को लागू करने की समान चिंताएं हैं।

Comments

मैं निश्चित रूप से दो MOSFETs के बीच MOSFETs चालक (TC4428A) को स्थानांतरित करने जा रहा हूं जितना संभव हो उतना करीब हो। शायद मुझे लगा कि मुझे कुछ लंबे तारों के साथ एक रास्ता मिल सकता है: डी

— माइक डी क्लार्क

मैंने स्रोत से एक डायोड जोड़ा है ---> | - यदि MOSFETs पर उलटी क्षमता को रोकने के लिए एक फ्रीव्हील डायोड के रूप में समझ में आता है तो नाली। मैं इसे स्कीमैटिक्स में बनाना भूल गया।

— माइक डे क्लार्क

मुझे सोलनॉइड पर कोई स्नबर डायोड नहीं है। सोलनॉइड कुछ तांबे के पाइप का हस्तनिर्मित है। मैं इस सर्किट में कैसे फिट होऊंगा? मेरी सहायता करने के लिए धन्यवाद।

— माइक डी क्लार्क

@MikedeKler स्रोत से डायोड MOSFETs पर नाली के लिए कुछ भी नहीं जोड़ता है, क्योंकि वे पहले से ही प्रभावी रूप से एक हैं । मैं जोड़ने के लिए संपादित करूँगा जहाँ डायोड जाना चाहिए।

— फिल फ्रॉस्ट

@PhilFrost स्नबर डायोड दिखाए गए अनुसार काम नहीं कर रहे हैं। इसके बारे में सोचें - अगर दो एफईटी पूरी तरह से युग्मित होते हैं जब एक एफईटी चालू होता है, तो खुले सर्किट के वोल्टेज पर वोल्टेज स्वाभाविक रूप से दो बार आपूर्ति वोल्टेज तक बढ़ जाता है। आपको डायोड प्लस जेनर की आवश्यकता होगी जहां जेनर पॉजिटिव सप्लाई रेल में लौटता है और कम से कम वास्प्पली का एक वैब होता है।

— एंडी उर्फ

Answer 2

उचित मूल्य पर FET नालियों पर वोल्टेज को सही ढंग से जकड़ने के लिए इस पर विचार करें: -

दो कॉइल का प्राकृतिक संचालन (यदि दो कॉइल हिस्सों के बीच कोई महत्वपूर्ण चुंबकीय युग्मन है) वैकल्पिक चक्र पर प्रत्येक नाली पर दो बार आपूर्ति वोल्टेज का उत्पादन करना है।

यह मध्य बिंदु (बनाम) के साथ एक देखा-देखा जैसा नहीं है। एक आधा नीचे खींचो और दूसरा ट्रांसफार्मर कार्रवाई के माध्यम से उठता है।

इसका स्वाभाविक रूप से मतलब है कि FET को कम से कम दो बार आपूर्ति वोल्टेज का मूल्यांकन करना होगा या चीजें भूनेंगी। क्योंकि युग्मन सही नहीं है, जेनर डायोड्स ऊपर से दो बार वासप्पली कुछ भी पकड़ लेंगे।

सिफारिशें - 3 एक्स आपूर्ति वोल्टेज पर रेटेड एफईटी चुनें और आपूर्ति वोल्टेज पर रेटेड जेनर डायोड। 5W जेनर डायोड न्यूनतम के रूप में भी। 330nF संधारित्र से पूरी तरह से छुटकारा पाएं - यदि आपको लगता है कि यह किसी भी तरह से चुंबकीय रूप से उत्सर्जित थिंक को फिर से ट्यून करने जा रहा है, क्योंकि यह एफईटी को एक मौजूदा पल्स के साथ मारता है। शायद 1nF केवल रहने योग्य है-साथ। यथासंभव सभी कनेक्शन प्राप्त करें - तारों में आवारा आवक एक हत्यारा भी हो सकता है और बहुत कम से कम उन अजीबोगरीब गेट रिंगिंग वाल्टेज देते हैं, हालांकि, यह संभावना है कि ये अपर्याप्त ड्राइव क्षमताओं के साथ एफईटी गेट ड्राइवरों द्वारा किए जाते हैं - प्रभाव में वोल्टेज पर नाली को आंतरिक परजीवी समाई द्वारा गेट पर वापस जोड़ा जाता है और स्वच्छ स्विच-ऑन और स्विच-ऑफ को रोकता है।

Comments

आपके इनपुट के लिए धन्यवाद। मेरे कुछ सवाल हैं। 330nf के मूल्य को 1nf (C1) में क्यों बदलें या इससे बिल्कुल छुटकारा पाएं? यह संधारित्र इसे प्रतिध्वनित करता है। और 150Khz पर सर्किट स्रोत <1 amp वर्कपीस के बिना। तो इसका शांत कुशल है। जैसा कि आप यहाँ देख सकते हैं calctool.org/CALC/eng/electronics/RLC_circuit यदि आप C1 को 1nF में बदलते हैं तो इसकी प्रतिध्वनि आवृत्ति 2.6Mhz तक जाएगी। MCU ~ 500Khz से ऊपर की एक अच्छी ब्लॉक वेव का उत्पादन करने में सक्षम नहीं है, और इंडक्शन को स्वचालित रूप से गर्म करने की आवृत्ति <~ 250Khz है।

— माइक डे क्लार्क

@ मायक डी किलक। इस प्रकार का पुश-पुल ब्रिज ड्राइव एक अनुनाद प्राथमिक के साथ बिल्कुल संगत नहीं है - यदि आप वर्ग तरंगों के साथ एक समानांतर गुंजयमान सर्किट निकालते हैं, तो संधारित्र की कार्रवाई से वर्ग तरंग के हार्मोनिक्स पर्याप्त रूप से बाहर हो जाते हैं - आप ऊर्जा फेंक रहे हैं किसी ऐसी चीज में जो केवल गर्मी में बदल जाती है। मैं उम्मीद करूँगा कि जब यह सर्किट 50mA के क्षेत्र में लोड हो रहा हो तो ड्राइंग करेगा। आप क्या हासिल करने का प्रयास कर रहे हैं?

— एंडी उर्फ

वाणिज्यिक कुकटॉप्स C1 की तरह एक प्रतिध्वनि संधारित्र का उपयोग करते हैं। C1 I का उपयोग वास्तव में एक से लिया गया है। देखें openschemes.com/2010/11/11/1800w-induction-cooktop-teardown वहाँ एक आईजीबीटी के अंदर है और कुंडल एक तरफ से संचालित है, बीच में से के बजाय। C1 का उपयोग करके सर्किट वास्तव में अधिक कुशल है क्योंकि सोलनॉइड के माध्यम से ऊर्जा 'ऊपर और नीचे' उछलती है। यदि कोई संधारित्र नहीं होगा। ऊर्जा केवल C1 में संरक्षित होने के बजाय कॉइल को छोड़ देगी। C1 में संग्रहीत ऊर्जा का पुन: उपयोग किया जाता है जब अन्य MOSFET खुलता है। लेकिन यह प्रतिध्वनि पर होना चाहिए, अन्यथा सर्किट अक्षम है।

— माइक डी क्लार्क

मैं एक उच्च धारा प्राप्त करने की कोशिश कर रहा हूं जो एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए दिशा बदलता है जो ध्रुवीयता को स्विच करता है। यह वर्कपीस में गर्मी (सोलनॉइड में कोर) को प्रेरित करता है (उम्मीद है) क्यूरी तापमान तक पहुंचता है जो एल्यूमीनियम को पिघलाने के लिए पर्याप्त है ताकि मैं इसे कास्ट कर सकूं।

— माइक डे क्लार्क

एक तरफ से कॉइल को पावर देने से सारा फर्क पड़ता है - अब आपके पास एक प्राइमरी है जिसे प्रतिध्वनित किया जा सकता है और बहुत तेजी से। आप एलसी ट्यून सर्किट में ऊर्जा को पुश करने के लिए सही समय पर एक पल्स लागू करते हैं और यह इसे चालू रखता है। पुश-पुल के साथ समस्या के बारे में सोचें - एक प्रारंभ करनेवाला हमेशा वासप्पली और ग्राउंडेड से जुड़ा होता है - यह कभी भी पापी नहीं हो सकता है। सिंगल-एंड हाई पावर मेटल डिटेक्टरों की तरह ही है जो मैंने देखा है।

— एंडी उर्फ