El driver MOSFET se está calentando

Question

He construido un circuito simple para probar una combinación de un MOSFET (SUP70030E) y un controlador de compuerta (TC4452):

El MOSFET debería ser compatible con el controlador de compuerta (si no estoy leyendo mal las hojas de datos) y el circuito funciona bien: estoy encendiendo y apagando el LED en intervalos de 10 segundos.

Sin embargo, el controlador de compuerta comienza a calentarse muy pronto, y estoy midiendo 150 mA en el VDD del controlador de compuerta todo el tiempo. Eso es más de 3 órdenes de magnitud más alto de lo que dice la hoja de datos, y la corriente permanece igual tanto con 0 como con 1 en la entrada.

¿Alguna idea de qué podría estar causando esto?

EDICIÓN: El MOSFET está bien (se mantiene frío y cambia fácilmente cuando se conecta directamente a 12V), y el controlador consume 150 mA incluso con la salida desconectada.

Answer 1

Primero: veamos la hoja de datos de TC4451/2: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20001987C.pdf Los TC4451/TC4452 son drivers MOSFET de salida única. Estos dispositivos son buffers/controladores de alta corriente capaces de conducir grandes MOSFETs y transistores bipolares de compuerta aislada (IGBTs).

Luego mira el Diagrama de Bloques Funcionales, una salida ya es un potente mosfet. Elimina tu Q1 y todo lo demás, y conecta un led + resistor a la salida 6 O 7 y + O - según corresponda. No conectes 6 y 7 juntos.

Segundo: si es solo un LED, el ESP32 tiene suficiente corriente de 1ma en la salida para alimentar el LED.

y finalmente: ¿estás seguro de que tu Q1 no está quemado? Tómalo por separado, conéctalo como en tu diagrama, y utilizando una resistencia variable incrementa lentamente el voltaje en la compuerta de 0 a 5, en "0" se cerrara completamente.

Answer 2

El controlador de puerta se calienta demasiado.

1) ¿Está construido sobre un plano de tierra?

2) ¿Hay al menos 0.1uF justo en el VDD del controlador de puerta, soldado al plano de tierra, con cables más cortos de 3mm?

2') si utiliza un zócalo, entonces la inductancia es un problema

3) ¿La fuente de entrada lógica también está ubicada en el Plano de Tierra?

4) ¿La entrada lógica oscila suavemente, con bordes más rápidos que 10 nanosegundos, de 0V a +5v a 0V? ¿Las entradas lógicas oscilan sin sobrepaso?

5) ¿La frecuencia de conmutación es < 1MHz

6) ¿La capacidad en la salida del controlador de puerta es inferior a 10,000 picoFaradios? Esto debe incluir cualquier efecto de multiplicación de Miller.

7) ¿Está alimentando una carga de CC?

Answer 3

He reemplazado el controlador de puerta y parece funcionar bien ahora con un consumo de corriente apropiado (en uA's). No tengo idea de qué salió mal, pero sospecho que no conectar los pines duplicados inicialmente podría tener algo que ver con eso. Gracias a sus respuestas, también he movido los condensadores cerca del VDD del controlador de puerta, por lo que eso también podría haber ayudado.

Answer 4

Es probable que el chip controlador sea bastante rápido. Están destinados a ser utilizados para impulsar FET de potencia en fuentes de alimentación de conmutación, operando a un par de docenas de kHz hasta unidades de MHz. Siempre que escucho sobre un consumo excesivo en un circuito rápido, la auto-oscilación es una de las teorías que debo probar. Por lo tanto, mis comentarios adicionales:

1) no has compartido una foto de tu PCB con nosotros.

2) ¿tienes acceso a un osciloscopio?

\===EDICIÓN===

Entonces estás en un protoboard sin soldadura...

Hablando de oscilaciones, tu chip controlador es de tipo no inversor, lo que sugiere por sí solo que hay margen para retroalimentación positiva... pero el "acoplamiento de energía" necesario para la oscilación puede ocurrir de varias maneras ingeniosas. Los largos cables de alimentación pueden irradiar. Los interruptores FET de salida aparentemente pueden "empacar bastante potencia" = son rápidos Y fuertes, pueden producir bastante dI/dt.

Recuerdo haberme sorprendido ligeramente por un chip controlador de motor paso a paso, que no permanecía abierto por mucho tiempo. Tenía algún tipo de protección que apagaba la salida después de cierto período fijo con la entrada permaneciendo alta. Como un "requerimiento mínimo de frecuencia PWM" del controlador PWM. Pero tiendo a creer que este no es tu problema. La hoja de datos menciona "interruptor local ON/OFF" como una aplicación particular. Esto sugeriría operación continua estándar (DC, estado activo ilimitado por tiempo).

Si tu objetivo es probar el chip controlador, te deseo buena suerte para conseguir un osciloscopio. Si tu objetivo es solo hacer parpadear un LED, no necesitas el controlador de FET. Te sugiero que uses un FET pequeño con V_gs_th lo suficientemente bajo como para aceptar la señal de 5V TTL. Yo usaría un BS170 o 2N7000TA (nota que tienen disposiciones de pines diferentes en el paquete TO92). En realidad, es posible que tu SUP70030 también esté contento con 5 voltios en la compuerta, pero parece un exceso para solo un LED :-)