Како заштитити МОСФЕТ-ове - Објашњене основе

У овом посту свеобухватно учимо како заштитити МОСФЕТ-ове и спречити сагоревање МОСФЕТ-а у електронским колима пратећи неке основне смернице повезане са правилним распоредом ПЦБ-а и пажљивим ручним руковањем овим осетљивим уређајима.

Увод

Чак и након што све правилно повежете, мофетови у вашем кругу постају ТОПЛИ и пушу у року од неколико минута. Ово је прилично често питање с којим се суочавају већина нових, али и искусних хобиста, приликом дизајнирања и оптимизације склопова заснованих на МОСФЕТ-у, посебно оних који укључују високе фреквенције.

Очигледно је да је правилно повезивање свих делова према датим детаљима главна ствар коју прво треба проверити и потврдити пре него што се преузму други проблеми, јер уколико се темељне ствари не поставе апсолутно исправно, било би бесмислено трагати за осталим скривеним грешкама у вашем кругу .

Основна апликација Мосфет заштите постаје критична посебно у оним круговима који укључују високе фреквенције реда великог броја кХз. То је зато што високофреквентне апликације захтевају брзо (унутар нс) УКЉУЧИВАЊЕ и ИСКЉУЧИВАЊЕ уређаја, што заузврат захтева ефикасну примену свих критеријума повезаних директно или индиректно са дотичним пребацивањем.

Дакле, које су главне препреке које узрокују неправилно или неефикасно пребацивање МОСФЕТ-а, научимо свеобухватно како заштитити МОСФЕТ-ове са следећим тачкама.

Ослободите се залутале индуктивности:

Најчешћа и основна грешка у куе је залутала индуктивност која се може сакрити унутар стаза кола. Када су фреквенција пребацивања и струја високи, чак и најмањи непотребан пораст у прикључној путањи која је стаза ПЦБ-а може резултирати међусобно повезаном индуктивношћу, што заузврат може драстично утицати на понашање МОСФЕТ-а због неефикасне проводљивости, пролазних појава и скокова.

Да бисмо се решили овог проблема, топло се препоручује да стазе буду шире и да уређаји остану КОЛИКО БОЉИ БЛИЗУ једни другима и ИЦ управљачким програмима који се користе за погон одговарајућих МОСФЕТ-ова.

Због тога је СМД пожељнији и најбољи је начин за уклањање унакрсне индуктивности на компонентама, такође употреба двостраних ПЦБ-а помаже у контроли проблема због својих кратких веза „отиснутих кроз рупе“ на компонентама.

Чак се и висина стојећих МОСФЕТ-а мора свести на минимум уметањем електроде што је могуће дубље у ПЦБ, употреба СМД-а је вероватно најбоља опција.

Сви знамо да МОСФЕТ-ови укључују уграђене кондензаторе којима је потребно пуњење и пражњење да би уређај могао да ради.

У основи су ови кондензатори повезани преко капије / извора и капије / одвода. Мосфети „не воле“ продужено одложено пуњење и пражњење његовог капацитета, јер су они директно повезани са његовом ефикасношћу.

Чини се да би директно повезивање МОСФЕТ-ова на излаз логичког извора решило овај проблем, јер би се логички извор лако пребацио и снизио капацитивност са Вцц на нулу, и обрнуто због одсуства било какве препреке на путу.

Међутим, спровођење горњег разматрања такође би могло довести до стварања пролазних и негативних скокова са опасним амплитудама преко одвода и капије, чинећи МОСФЕТ рањивим на генерисане шиљке услед изненадног пребацивања велике струје преко одвода / извора.

То би могло лако прекинути раздвајање силиција између делова МОСФЕТ-а, услед чега долази до кратког споја унутар уређаја и трајног оштећења.

Значај отпора капије:

Да бисте се решили горњег проблема, препоручује се употреба отпора мале вредности у серији са логичким улазом и мосфет капијом.

Са релативно нижим фреквенцијама (50 Хз до 1 кХз), вредност може бити негде између 100 и 470 охма, док за фреквенције изнад ове вредност може бити унутар 100 охма, за много веће фреквенције (10 кХз и више) то не сме бити веће од 50 охма .

Горње разматрање омогућава експоненцијално пуњење или постепено пуњење унутрашњих кондензатора, смањујући или отупивши шансе за негативне скокове на пиновима одвода / капије.

Коришћење реверзних диода:

У претходном разматрању, експоненцијално пуњење капацитивности гејта смањује шансе за скокове, али то такође значи да би пражњење укљученог капацитивности било одложено због отпора на путу логичког улаза, сваки пут када се пребаци на логичку нулу. Узрок одложеног пражњења значило би присиљавање МОСФЕТ-а да се понаша под стресним условима, чинећи га непотребно топлијим.

Укључивање обрнуте диоде паралелно са отпорником на капије увек је добра пракса и једноставно се бави закаснелим пражњењем капије обезбеђујући непрекидни пут за пражњење капије кроз диоду и на логички улаз.

Горе поменуте тачке у вези са исправном применом МОСФЕТ-а могу се лако укључити у било који круг како би се МОСФЕТ-ови заштитили од мистериозних кварова и сагоревања.

Чак и у сложеним апликацијама, попут склопова возача МОСФЕТ-а са полумостом или пуним мостом, заједно са неким додатним препорученим заштитама.

Коришћење отпорника између капије и извора

Иако на претходним сликама нисмо назначили ово укључивање, ово се снажно препоручује како би се заштитио мосфет од пухања под било којим околностима.

Па како отпорник преко врата / извора пружа загарантовану заштиту?

Па, нормално да мосфет-ови имају тенденцију да се закаче сваки пут када се примени преклопни напон, овај ефекат закачења понекад може бити тешко вратити, а док се примени супротна преклопна струја, већ је прекасно.

Споменути отпорник осигурава да чим се уклони сигнал за укључивање, мосфет се брзо искључи и спречи могућа оштећења.

Ова вредност отпорника може бити између 1К и 10К, међутим ниже вредности би обезбедиле боље и ефикасније резултате.

Заштита од лавина

МОСФЕТ-ови се могу оштетити ако се његова температура споја изненада повећа преко дозвољене границе због услова пренапона на унутрашњим диодама тела. Ова појава се у МОСФЕТ-овима назива лавина.

Проблем може настати када се на одводној страни уређаја користи индуктивно оптерећење, а током периода ИСКЉУЧИВАЊА МОСФЕТ-а, обрнути ЕМФ индуктора који пролази кроз диоду МОСФЕТ-овог тела постаје превисок, што узрокује нагли пораст температура споја МОСФЕТ-а, и његов слом.

Проблем се може решити додавањем спољне диоде велике снаге преко одводних / изворних стезаљки МОСФЕТ-ова, тако да се обрнута струја дели на диоде и елиминише вишак топлоте.

Заштита мосфетс-а у круговима Х-моста од сагоревања

Док користим целокупно коло управљачког моста које укључује и управљачку ИЦ, као што је ИР2110, поред горе наведеног, требало би имати на уму следеће аспекте (о томе ћу детаљно расправљати у једном од својих следећих чланака ускоро)

• Додајте одвојни кондензатор у близини пиноутс-а напајања ИЦ управљачког програма, то ће смањити прелазне прелазне тренутке преко интерних пиноут-а напајања, што ће заузврат спречити неприродну излазну логику на мосфет-гате-има.
• Увек користите висококвалитетне кондензаторе са ниским ЕСД-ом, са малим цурењем за кондензатор за подизање система и евентуално упоредо користите неколико њих. Користите у оквиру препоручене вредности дате у техничком листу.
• Увек повежите четири МОСФЕТ међусобне везе што је ближе могуће. Као што је горе објашњено, ово ће смањити залуталу индуктивност кроз МОСФЕТ-ове.
• И, повежите кондензатор релативно велике вредности преко позитивног горњег бока (ВДД) и доњег бочног уземљења (ВСС), што ће ефикасно уземљити сву залуталу индуктивност која се можда крије око веза.
• Спојите ВСС, МОСФЕТ ниско бочно уземљење и логичко улазно уземљење све заједно и завршите у једно заједничко дебело тло до прикључног терминала.
• На крају, али не најмање важно, темељито оперите плочу ацетоном или сличним средством против флукса како бисте уклонили све могуће трагове флукса за лемљење како бисте избегли скривене међусобне везе и кратке хлаче.

Заштита мосфетс-а од прегревања

Пригушивачи осветљења често пате од кварова МОСФЕТ-а. Већина затамњивача који се користе у индустријским применама на ниским температурама наизменичне струје су затворени и често уграђени у зид. То може проузроковати проблеме са одвођењем топлоте и може довести до накупљања топлоте - што доводи до термичког догађаја. Обично МОСФЕТ који се користи за кругове димера осветљења откаже у „отпорном режиму“.

Термичка заштита или РТП компаније ТЕ Цоннецтивити која омогућава поновно пуњење пружа одговор на МОСФЕТ квар у нискотемпературним применама наизменичне струје.

Овај уређај делује као отпор мале вредности при нормалним радним температурама МОСФЕТ-а. Монтира се готово директно на МОСФЕТ, и зато је у стању да прецизно осети температуру. Ако се из било ког разлога МОСФЕТ пребаци у стање високе температуре, то РТП осећа, а на предефинисаној температури РТП се претвара у отпор велике вредности.

Ово ефикасно прекида напајање МОСФЕТ-а, чувајући га од уништења. Стога се отпорник ниже цене жртвује да би спасио скупљи МОСФЕТ. Слична аналогија може бити употреба осигурача (материјал мале вредности) у заштити сложенијих кола (нпр. Телевизор).

Један од најзанимљивијих аспеката РТП-а компаније ТЕ Цоннецтивити је његова способност да издржи огромне температуре - до 260ºЦ. То је изненађујуће јер се промена отпора (ради заштите МОСФЕТ-а) обично дешава на око 140 ° Ц.

Овај чудесни подвиг постигнут је иновативним дизајном компаније ТЕ Цоннецтивити. РТП мора бити активиран пре него што почне да штити МОСФЕТ. Електронско активирање РТП-а се јавља након завршетка проточног лемљења. Сваки РТП мора бити појединачно наоружан слањем одређене струје кроз прибадачу РТП-а на одређено време.

Карактеристике тренутне струје део су спецификација РТП-а. Пре него што се активира, вредност отпорника РТП-а пратиће наведене карактеристике. Међутим, једном када се наоружа, клин за активирање ће постати електрично отворен - спречавајући даље промене.

Веома је важно да се при дизајнирању и уградњи МОСФЕТ-а и РТП-а на ПЦБ поштује распоред наведен у ТЕ Цоннецтивити. Будући да РТП мора да осети температуру МОСФЕТ-а, природно произилази да би та два требало да остану у непосредној близини.

Отпор РТП-а омогућиће до 80А струје на 120В АЦ кроз МОСФЕТ све док температура МОСФЕТ-а остане испод отворене температуре РТП-а, која може бити између 135-145 ° Ц.