Fallo muy intermitente del MOSFET de potencia

Question

Estoy trabajando en un fallo de motor muy puntual (no soy el diseñador). Tenemos una armadura de la herida que se conmuta por MOSFETs de potencia. Estos son impulsados por un conductor FET de tipo tótem. Por lo tanto, cuando el conductor está apagado, la puerta del FET de potencia está flotando. Sí, lo sé. Mala elección de diseño. Sólo estoy limpiando el desorden.

Hay un circuito de triac y accionamiento controlado por una salida de micro en el lado del estator del motor. Cuando se enchufa el motor, la línea de accionamiento está flotando ya que el puerto del micro está tristado hasta que se completa el arranque. Como esta línea de puerto va a una puerta AND y está flotando, terminas con unos 5 ciclos de CA en ella de suficiente amplitud para disparar la puerta y esto el triac. Esto pone unos 3-5 medios ciclos de la línea en el estator, con picos de hasta 100A dependiendo de la impedancia de la fuente. Sí. Otro error de diseño - debería haber sido bajado.

Problema: esto no ocurre a menudo, ni tampoco el fallo del MOSFET de potencia. De cientos de motores, hemos tenido tres fallos con FETs de potencia en cortocircuito de drenaje y puerta a fuente. Pregunta - Estoy tratando de decidir si esta serie de picos de corriente (que inducen tensión en el inducido - y la relación de vueltas es de 1:1) es un sospechoso probable, dado el circuito MOSFET de potencia mal diseñado. Los MOSFETs están justo en el bobinado de la armadura. Cuando el motor falla, no lo hace durante el funcionamiento. Parece que falla en cuanto lo enchufas. Mis pruebas son todas circunstanciales - hasta ahora he sido incapaz de forzar un fallo. Pero el pico masivo en el enchufe, la rareza del fallo, y la dificultad de duplicarlo parecen apuntar a esto. Si estoy yendo por el camino equivocado, necesito saber y conocer el porqué. Esto parece que puede dañar el FET, pero estoy buscando el camino al fracaso aquí que tiene sentido.

En este momento estoy cilindrando varios motores, utilizando un PLC para vigilarlos. El plan es hacer ciclos hasta el fallo, aplicar correcciones de diseño y volver a funcionar. A menos que tenga un destello de genialidad.

Answer 1

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

La capacitancia de Miller acoplará felizmente grandes señales de accionamiento en la puerta de los transitorios de drenaje. Una puerta conducida por encima de su valor Vgsmax a menudo perforará el óxido de la puerta y cualquier combinación de cortocircuitos duros entre GDS puede resultar. He visto un cortocircuito entre DS y G abierto, un cortocircuito entre GS y D abierto, un cortocircuito entre GDS y quizás un cortocircuito entre GD y S abierto, pero no estoy 100% seguro de ello.

Para CUALQUIER FET de potencia con una carga inductiva añado un zener GS montado lo más cerca posible del FET, con una tensión nominal por encima de Vgs_drive_max y cómodamente por debajo de VGS_abs_max. Esto transforma los circuitos que fallan en minutos u horas en circuitos que no fallan nunca.