MOSFET de doble canal N / P muere con humo

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He construido el siguiente circuito dual MOSFET push-pull N-MOS y P-MOS. Su propósito es controlar algunos LED externos desde un microprocesador de 3.3V.

Sin embargo, parece haber un problema, donde el chip MOSFET dual "SI4554DY-T1-GE3 Dual N / P-Channel" muere una horrible muerte por humo, cuando se conecta 12V como se muestra en el siguiente esquema.

El humo aparece incluso cuando no hay carga conectada y los MOSFET no están conmutados (inactivo).

Hasta donde puedo ver en la hoja de datos , ninguno de los límites (V [GS] <20V, V [DS] <40V) se exceden.

¿Puedes ayudar a identificar el problema? ¡Gracias!

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

— Johis
fuente

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¿Cuál es el voltaje de la puerta cuando conecta 12 V? Probablemente ambos mosfets se están conduciendo, cortándose el uno al otro. Además, ¿por qué estás usando push-pull para esto? La N-MOSFET no está haciendo nada útil en la conducción de sus LEDs ...

— marcelm

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Cuando aplicas el poder, confías en R2 para cargar las puertas de los dos MOSFET. ¿Cuánto tiempo lleva esto y cuánta corriente fluye a través de ellos en ese tiempo?

— Dave Tweed

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¿Eres capaz de agregar un interruptor entre 12 V y donde alimenta M1? De esa manera, podría abrir el suministro de 12 V y dejar que se estabilice y que el accionamiento de la puerta se estabilice antes de alimentar el circuito de empuje y arrastre. Eso descartaría el tiempo de subida lento de la fuente de alimentación que conduce a la conducción de ambos dispositivos a la vez. También trataría de reducir el pull-up de 47 K a 4K7 para un tiempo de subida mucho más agudo mientras carga las puertas, aunque creo que esa es la causa menos probable.

— TonyM

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Probablemente tenga algo que ver con el 222A avanzando por allí cuando ambos están encendidos al mismo tiempo ..

— Trevor_G

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La parte realmente instalada en el tablero es 51K. ¿Por qué la gente insiste en mostrarnos esquemas que no reflejan la realidad de su situación? Los designadores de referencia también están equivocados.

— Dave Tweed

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Su configuración Push-Pull está invertida. Se supone que el MOSFET de canal N está conectado al riel + ve y el MOSFET de canal P debe estar conectado al riel -ve. Su circuito explota porque ambos MOSFET se encenderán durante cierto tiempo cuando la entrada cambie de baja a alta o de alta a baja. ¡Esto causará un corto circuito y obtendrá el humo mágico!

Por favor vea el enlace de referencia a continuación:

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

— vivekkholia
fuente

Estoy seguro de que el diseño debe ser correcto. He usado ese diseño push-pull varias veces. La diferencia ahora es que estoy usando un componente con MOSFET dual, en comparación con el uso de MOSFET individuales en el pasado. En busca de un controlador de mosfet de medio puente, ambos diseños parecen ser populares.

— Johis

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@Johis hay una diferencia significativa en los tiempos de cambio de los mosfets. Incluso si puede garantizar que las señales de puerta lleguen simultáneamente, habrá un tiempo de "ambos encendidos". Le sugiero que conduzca las puertas por separado o agregue un poco de inductancia en la línea de alimentación con un diodo de retroceso para cortar los picos.

— Trevor_G

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@Johis, me siento tonto porque miré esto antes, cuando verifiqué que tus fuentes FET estaban conectadas correctamente en tu PCB. Pero su esquema funcionaría ... si sus puertas tuvieran un tiempo de subida y de caída muy rápido. Para evitar los problemas de esto, es mucho mejor e igual de fácil usar el esquema opuesto, mostrado por los enlaces de vivekkholia. Eso asegura que ambos FET estén apagados a medida que el voltaje de las puertas pasa a través de la 'zona muerta' entre muy alto y muy bajo. Se me mostró esto en un motor hace unas décadas, debería haberlo visto.

— TonyM

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@Johis si tiene que usar la misma configuración que está usando, entonces considere conducir MOSFET individualmente. Permita un tiempo muerto para asegurarse de que no estén conduciendo al mismo tiempo.

— vivekkholia

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@WhatRoughBeast No fue simplemente incorrecto . Probablemente era irrelevante para la pregunta formulada. También dije algunas cosas adicionales antes de publicarlo. Aunque lo quitó.

— vivekkholia

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Los circuitos push pull de ese diseño son conocidos por fusionarse debido a que accidentalmente encienden ambos mosfets simultáneamente.

Obviamente, esto puede suceder durante la conmutación, pero también puede suceder cuando la energía se aplica al circuito. El pulso actual es normalmente muy corto, sin embargo, cuanto más pequeños son los dispositivos mosfet, más probable es que ocurra una falla en uno o ambos.

Como tal, cuando se utilizan controladores de tracción y tracción de riel a riel como este, se requiere que se brinde cierta protección para garantizar que la corriente no pueda atravesar el puente.

A continuación se muestra un ejemplo que utiliza un inductor en línea como estrangulador de corriente.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

L1 y D1 en el esquema anterior deben dimensionarse para limitar el tiempo de subida de la corriente para que sea significativamente menor que el tiempo de conmutación de los mosfets.

La resistencia R2 debe incluirse para forzar el circuito a un estado particular mientras la lógica que lo impulsa se está encendiendo. Esto es especialmente cierto si la señal se origina en un micro que está configurado inicialmente como un pin de alta impedancia. El hecho de que esta resistencia se conecte a tierra de la lógica 1 dependerá del estado en el que desee que comience la salida.

C1 tiene la intención de tratar de proteger los mosfets de cualquier pico de voltaje de arranque en la fuente de alimentación.

R1 tampoco debe ser sobredimensionado. Necesita drenar la capacitancia de M1 y cargar M2 lo suficientemente rápido cuando el transistor se apaga.

En última instancia, con este tipo de controlador, se prefiere usar señales de control separadas con un tiempo muerto incorporado en el que ambos interruptores se apagan antes de encender uno. Además de brindarle más protección para su controlador, también agrega la funcionalidad de poder desconectar la salida por completo.

— Trevor_G
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Cuando dice 'probar sin señal de manejo', quiere decir que "sin manejo" es tierra de baja resistencia u O / C.

Si Vin siempre es alto o bajo, entonces se define el estado Q1.
Pero O / C Vin permite que Q1 se encienda parcialmente, lo que puede ser desastroso.
En cualquier caso, una resistencia de alto valor de Q1 base a tierra está en orden, digamos 10K.

Varias personas han mencionado disparar a través de M1 y M2 y se han propuesto varios esquemas. POSIBLEMENTE útil es un zener de Q1 C a cada compuerta FET y una resistencia por FET que apaga cada FET de la compuerta a la fuente.
2 x dicen que los zeners 6V8 en un suministro de 12V significan que hay un cruce mínimo.

En el siguiente diagrama, suponga que V + es 12V y FET Vgsth es 2V en cada caso.
FET más bajo requiere que Vc esté en 2V + 6V8 = 8.8V o más alto para encender.
El FET superior requiere que Vc esté en 12V - 8.8V = 3.2V o más bajo para encender.

Para Vin <6.8V. FET más bajo está completamente apagado.
Para Vin> 12 - 6.8V = 5.2V FET superior está completamente apagado.
Esta protección significativa de banda muerta PUEDE ayudar a prevenir disparos.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

— Russell McMahon
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Probaré tu sugerencia y te responderé. La prueba anterior fue con un circuito abierto en la base (dado que supuse que la fuga no sería suficiente para encender el NPN BJT).

— Johis

@Johis Antes de probar zeners, etc., simplemente agregue la base hacia abajo. La corriente de fuga se multiplica por Beta (al menos) y se puede aumentar la corriente del colector "una vez que se pone en marcha". El | Esta es definitivamente la fuente de problemas en algunos casos. Si es así, aquí está TBD. El | NB: NUNCA le des un descanso a Murphy, es bastante capaz de causar problemas incluso cuando haces las cosas correctamente :-).

— Russell McMahon

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12V y no hay límite de corriente. Suponga una incidencia donde ambos conducen por cualquier razón y conducen al fracaso. Coloque una resistencia de límite de corriente en el suministro o una resistencia en el suministro y una resistencia a tierra para el equilibrio de voltaje de salida dentro de la tolerancia de corriente de los dispositivos.

¡Pronto tengo la intención de experimentar con FET de doble puerta (MOS) 'y este artículo me ha inspirado! Gracias :-)

— Tom Miller
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