Procurando ajuda sobre o motivo pelo qual meu mosfet de canal n está sendo destruído

Eu tenho um projeto que eu herdei com um mosfet n-canal bastante padrão, dirigindo um relé que controla um motor e um atuador.

Em uma versão recente, começamos a obter uma taxa de falha de 50% no mosfet de n canais. Anteriormente, não tínhamos falhas no mosfet. As únicas diferenças que consegui encontrar até agora são diferentes códigos de data no relé e no mosfet. Caso contrário, nada mudou.

O mosfet é um ON Semiconductor 2N7002LT1G

O relé é um Omron Electronics G6RL-1-ASI-DC24

O diodo flyback é um semicondutor ON MRA4003T3G

O mosfet foi examinado pelo semicondutor ON e verificou-se que provavelmente foi destruído por tensão excessiva. Mas eu não consegui ver um pico de tensão no mosfet acima de 30V até agora.

Aqui está a parte do circuito com o mosfet / relay / diode.

Suponho que o diodo não foi soldado adequadamente na sua versão recente, ou talvez você tenha algumas partes ruins. Pegue uma das placas que falhou, substitua o FET e observe o dreno com um escopo rápido enquanto o relé estiver sendo desligado. Em seguida, reflita todas as conexões de solda em torno do diodo e talvez até os fios de solda diretamente do diodo para o relé e observe o sinal novamente.

Você mostra o esquema, mas não o layout físico. Onde está o diodo em relação ao relé e ao FET? Se estiver muito longe, a indutância para com isso derrota parcialmente seu propósito.

Outra possibilidade é que esse foi um projeto ruim o tempo todo, e agora você tem algumas partes em que a diferença importa. Tente colocar uma pequena tampa imediatamente em frente ao relé. Isso desacelerará as mudanças de tensão para que outras partes do circuito possam acompanhar. Se o relé estiver desligado, é necessário proteger o dreno FET separadamente. Isso pode significar um diodo reverso separado na placa e talvez uma pequena tampa para aterrar no ralo. Você não deseja colocar muito lá, porque isso causará um pequeno aumento ao ligar, mas alguns 100 pF a nF mais ou menos devem diminuir a velocidade das mudanças de tensão.

Qual voltagem é VBATT? Por que o diodo não é um Schottky?

• Alterar R38 para 10k PODE ajudar.

• Adicionar um zener ao gate-source pode ajudar

Mostrar todos os circuitos relevantes pode ajudar - nesse caso, o que está escondido atrás do ACTCTRL1 pode ou não ser relevante.

Por que isso mudaria entre os lotes não é óbvio, mas algo para verificar é que a tensão da porta nunca pode exceder (ou se aproximar de seu valor nominal máximo (Vgsmax). Isso depende da impedância do ACTCTRL1.) A capacitância de Miller reduzirá a tensão do dreno ao gate e isso DEVE ser fixado pela impedância do gate anexa a menos de Vgsmax. O Vgsmax pode variar entre os lotes FET, mas isso não é muito provável.

Se houver alguma dúvida, coloque um diodo zener com uma voltagem ligeiramente mais alta que V_gate_drive_max de porta a fonte (cátodo a porta para que o zener geralmente nunca conduz).

O R38 é provavelmente muito superior ao necessário a 100k. As probabilidades são de que isso pode ser de 10k e isso pode ter sido alterado entre os lotes sem que sejam notificados. A energia de capacitância de Miller precisa levar isso acima de Vgsmax para destruir o FET, de modo que 10k torna essa energia 10x mais difícil. Com um drive de 5V, um 10k exigirá um drive de 0,5 mA, portanto a maioria dos drivers não terá problemas com isso. Se o ACTCTRL1 não for uma conexão direta a um pino de acionamento e tiver resistência em série, talvez seja necessário reduzir proporcionalmente.

Você mencionou que a análise de falha aponta para sobretensão; portanto, isso pode não ser relevante, mas verifique se o diodo não foi colocado ao contrário. Com um FET de 500ma (máximo) e um diodo 1A (máximo), é quase certo que o FET falhará primeiro no caso de um diodo com polarização direta.

Certa vez, uma casa de montagem fez isso conosco com diodos SMT como o seu (a serigrafia foi totalmente obscurecida pela peça). Demorou um tempo embaraçosamente longo para encontrar, mas era uma solução simples ... em uma nova casa de montagem.

Vejo que isso é essencialmente o que DeanB disse. Isso adiciona algumas figuras e vagueia um pouco pela área geral.

Se o D21 estiver instalado com polaridade incorreta, o FET falhará quase instantaneamente. :

Falha por excesso de dissipação é quase certa.
Se o diodo falhar, o FET irá falhar logo após devido a picos indutivos.

No FET, ligue o diodo de 24V para o terra via FET.
O diodo falha no circuito aberto.
O relé agora opera.
Na liberação do relé, agora você tem um pico indutivo e nenhum diodo ... :-(.

O 7002 não possui capacidade de corrente excessivamente alta e provavelmente limitará a corrente em "alguns" amperes. Pode ser uma liberação entre o diodo e o MOSFET para ver qual pode se autodestruir primeiro. Se o MOSFET morrer primeiro, o relé nunca funcionará.
Se o diodo morre primeiro, o relé opera pelo menos uma vez e possivelmente várias vezes.

Então:

• Verifique a polaridade do diodo.
• Observe Drenar com osciloscópio.
• Observe a base com o osciloscópio 9 (veja minha outra resposta).

A folha de dados de diodos aqui é classificada em 88 C / W com pastilhas quadradas de 1 polegada, portanto, não precisa de muita sobrecorrente para morrer termicamente.

O MOSFET é classificado em 300 mW de dissipação e 417 C / W !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!! . Folha de dados aqui Wityh, todo o inversor em criação é bom para cerca de 1.6A e, em seguida, diminuirá a tensão que você deseja alimentá-lo, enquanto o diodo dificilmente está suando em 1.6A com Vf de aproximadamente 1 Volt, portanto, se o diodo é invertido, você obterá P_transistor = VI ~~~ = (24-1) x 1,6 = ~ 30 Watts.
A morte seria quase instantânea.

Você pode precisar de um diodo mais rápido. A folha de dados que estou puxando para essa parte não lista um tempo de recuperação para a frente, o que geralmente significa que é longo o suficiente para que ninguém que se preocupe com o tempo de recuperação possa usá-lo. Um lote de diodos pode ter tido um tempo de recuperação mais rápido, outro mais lento, e agora que você tem o lote lento, o chute indutivo é suficiente para interromper seu FET antes que o diodo possa se recuperar.