Falla MOSFET de alimentación muy intermitente

Estoy trabajando en una falla del motor muy irregular (no soy el diseñador). Tenemos una armadura de herida que se activa mediante MOSFET de potencia. Estos son impulsados por un controlador FET de tótem tipo FET. Por lo tanto, cuando el controlador está apagado, la puerta del FET de potencia está flotando. Si lo se. Mala elección de diseño. Solo estoy limpiando el desastre.

Hay un circuito triac y de accionamiento controlado por una micro salida en el lado del estator del motor. Cuando conecta el motor, la línea de transmisión está flotando ya que el micro puerto está tristado hasta que se completa el arranque. Dado que esta línea de puerto está entrando en una compuerta AND y flotando, terminas con aproximadamente 5 ciclos de CA en ella de suficiente amplitud para disparar la compuerta y este el triac. Esto pone alrededor de 3-5 medios ciclos de la línea en el estator, con picos de hasta 100A dependiendo de la impedancia de la fuente. Sip. Otro error de diseño: debería haberse derribado.

Problema: esto no sucede con frecuencia ni falla el MOSFET de alimentación. De cientos de motores, hemos tenido tres fallas con los FET de potencia en corto drenaje y puerta a la fuente. Pregunta: estoy tratando de decidir si esta serie de picos de corriente (que inducen voltaje en la armadura, y la relación de vueltas es 1: 1) es un sospechoso probable, dado el circuito MOSFET de potencia mal diseñado. Los MOSFET están justo al otro lado del devanado del inducido. Cuando el motor falla, no falla durante el funcionamiento. Parece que falla tan pronto como lo enchufas. Mi evidencia es todo circunstancial: hasta ahora no he podido forzar una falla. Pero el pico masivo en el complemento, la rareza del fallo y la dificultad de duplicarlo parecen apuntar a esto. Si voy por el camino equivocado, necesito saber y saber por qué. Parece que esto puede dañar el FET, pero yo '

En este momento estoy activando varios motores, usando un PLC para vigilarlos. El plan es completar el ciclo hasta el fallo, aplicar correcciones de diseño y volver a ejecutar. A menos que tenga un destello de genio.

mosfet motor

— Mike Lipphardt
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Bienvenido a EESE. En general, esta es una muy buena primera pregunta. +1 de mi parte

— Adam Lawrence

Además de la pregunta: si estoy buscando una falla que no puedo replicar y encuentro algo de "maldad" allí que me hace rascarme la cabeza, haría todo lo posible para arreglar esa maldad incluso si la causa raíz persiste esquivo. Es una mierda, pero a veces un problema raro, de esquina, tiene que solucionarse empíricamente, haciendo mejoras y viendo si la tasa de falla con el tiempo y la cantidad mejoran.

— Adam Lawrence

Esto es solo especulación, pero si tiene un MOSFET con la puerta flotante y aplica un pulso de voltaje al drenaje, la capacitancia de drenaje a puerta podría causar que el voltaje de puerta a fuente exceda la clasificación del transistor y cree un fracaso permanente

— Dave Tweed

Para comentar primero: somos una empresa nueva e hipersensible a las fallas de campo. Estoy de acuerdo en que este es un curso de acción sensato: arregle los errores y observe los datos de devoluciones. Es cuestionable si la gerencia comprará eso, pero vale la pena intentarlo.

— Mike Lipphardt

Para un segundo comentario, el acoplamiento capacitivo a la puerta también me está asustando un poco. Esa línea debería haberse desplegado si no fuera por otra razón que la protección ESD, pero también habría protegido contra este modo de falla. Estaba pensando en ese sentido cuando comencé el programa de prueba cíclica. Gracias.

— Mike Lipphardt

Las puertas FET NO DEBEN flotar.
Nada se puede garantizar en ese estado.

La capacitancia de Miller acoplará felizmente grandes señales de transmisión a la puerta desde los transitorios de drenaje. Una puerta impulsada por encima de su valor Vgsmax a menudo perforará el óxido de la puerta y puede resultar cualquier combinación de cortocircuitos duros entre GDS. He visto DS corto con G abierto, GS corto con D abierto, GDS todo corto y quizás GD corto con S abierto, pero no estaría 100% seguro de eso.

Para CUALQUIER FET de potencia con una carga inductiva, agrego un GS zener montado lo más cerca posible del FET, con una clasificación de voltaje superior a Vgs_drive_max y cómodamente inferior a VGS_abs_max. Esto transforma los circuitos que fallan en minutos a horas en circuitos que nunca fallan.

— Russell McMahon
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