Có bao nhiêu MOSFET chúng ta có thể song song an toàn trong điều kiện dòng điện rất cao? Tôi gặp vấn đề với một ứng dụng động cơ ở 48V 1600A

Tôi đã thử với một số cấu hình trong đó 16 + 16 MOSfets mỗi 240A (thực sự chúng bị giới hạn ở 80-90A vì thiết bị đầu cuối nguồn, nhưng tôi đã nhân đôi thiết bị đầu cuối này bằng một dây đồng rất dày cho mỗi trong số chúng.) sắp xếp rất đối xứng, 16 MOSFET ở vị trí bóng bán dẫn và 16 trong cấu hình chỉnh lưu đồng bộ, và chúng dường như vẫn thất bại ở một số điểm và tôi không thể tìm ra cách tránh thất bại.

Họ đã bị tấn công tất cả với một IR21094S làm trình điều khiển, và mỗi 2 bóng bán dẫn được điều khiển bởi trình điều khiển TC4422 totem cực cực. Động cơ là động cơ hỗn hợp dc 10kW, tức là 200A danh nghĩa và có thể mất 1600A khi bắt đầu. Độ tự cảm dường như là 50uH, tốc độ dòng điện tăng theo xung là = 1 A / tốc độ ở tần số 50V được chọn là 1kHz, buck của PWM với cấu hình chỉnh lưu đồng bộ

Tôi không thể hiểu tại sao, ngay cả mạch được chế tạo cẩn thận, với 4 mô-đun được cung cấp đối xứng và với các dây dẫn đầu ra riêng biệt cho động cơ, và với các snubbers độc lập, và với một snubber động cơ, bóng bán dẫn vẫn thất bại. Mạch có vẻ hoạt động tốt, nhưng sau một thời gian, như hàng chục phút (nhiệt độ là bình thường, khoảng 45 C) thường ở gia tốc, thường là điốt đồng bộ bị hỏng, sau đó là tất cả các bóng bán dẫn

Ban đầu, tôi đã cố gắng cảm nhận dòng điện trên MOSfet bằng cách sử dụng một mosfet nhỏ song song (cống thoát nước, cổng / cổng thông qua zenner, nguồn mos nhỏ đến điện trở 22 ohms và sau đó đến bộ khuếch đại điện áp để kích hoạt mạch bảo vệ tắt máy nhanh) , nhưng vì thời gian giao hoán nhanh hơn, mosfet nhỏ luôn đi vào trước bóng bán dẫn chính, làm xáo trộn mạch bảo vệ và khiến nó không thể sử dụng được ...

Không có bắn xuyên qua, tôi đã sử dụng khoảng cách 2us thông qua trình điều khiển, tôi chỉ nghi ngờ sự đồng hóa trong các cuộn cảm ký sinh. Các bạn đã có bao nhiêu MOSFET song song thành công và trong những điều kiện nào?

Một trong 8 mô-đun nguồn

Tất cả các mô-đun điện

Một số trình điều khiển

Một nửa của lắp ráp

Tất cả ngăn xếp, không có tụ điện

Tín hiệu đầu ra

Rơi xuống, đầu ra màu vàng, màu xanh cung cấp 48V Nguồn cung cấp chỉ được duy trì bởi một số tụ gốm 100uF và 100nF được phân phối lẻ tẻ, để tránh bị cháy MOSFET bằng các thử nghiệm ban đầu xử lý sai

Tăng cạnh; bạn có thể thấy phần vượt quá rất nhỏ, chỉ 5 volt. bóng bán dẫn ở mức 75v

Ở 1600A, tôi hy vọng rằng bạn đang tiếp cận vấn đề này từ sự lựa chọn sai của các thành phần chuyển đổi. TO-220 N-FET được hàn vào bảng đồng dường như không đủ cho ứng dụng này và số lượng lớn thiết bị có nghĩa là xác suất hỏng linh kiện cao và có thể xếp tầng.

Đối với các ứng dụng ổ đĩa động cơ, FET đóng gói mô-đun có thể phù hợp hơn, ngay cả khi chi phí đáng kể trên mỗi đơn vị.

• Microsemi APTM20AM04FG
• Digikey dự trữ N-FET duy nhất có khả năng hiện tại cao

Các mô-đun này sẽ cho phép bạn giảm tổng số thiết bị chuyển mạch trong thiết kế của mình và cho phép bạn ghép nối chúng với thanh cái chứ không phải là một loại FR4 mạ đồng trần.

Ngay cả việc chuyển sang gói FET có chì / SMD khác có thể phù hợp hơn và cho phép ít thành phần hơn:

• H2PAK-2 180A STH 310N10F7-6
• D2PAK7 240A IRFS3107TRL7PP
• TO-247-3 209A IRFP2907PBF
• TO-247-3 400A IXFH400N075T2
• 24-BESOP 500A MMIX1F520N075T2 (yêu cầu tản nhiệt đặc biệt)

Hãy nhớ rằng: thời gian của bạn có giá trị gì đó. Việc xây dựng lại hệ thống mỗi khi bạn gặp sự cố thảm khốc khiến bạn phải trả giá và khiến bạn không hoàn thành và xác minh hệ thống. FET tốt hơn có thể đắt tiền, nhưng không thổi hàng chục trong số chúng cho lần thứ N sẽ giúp bạn tiết kiệm các thành phần và thời gian.

Đối với chẩn đoán thiết kế trình bày của bạn:

Trên bảng điều khiển của bạn, có vẻ như bạn có quá ít điện dung khởi động bootstrap. 3x100nF gần như chắc chắn cần được bổ sung thêm 1s đến 10 giây uF để đảm bảo rằng nguồn cung cấp trình điều khiển cổng vẫn ổn định.

Trong thử nghiệm của bạn, bạn đã xác minh rằng độ trễ / biến thể thời gian của ổ đĩa kênh-kênh có thể chấp nhận được, ngay cả trong 2us thời gian chết hào phóng của bạn không? Cũng có thể bắn xuyên từ mô-đun sang mô-đun, đặc biệt nếu trình điều khiển cổng không thành công, để bật FET. Ngoài ra, kiểm tra nhiệt độ trường hợp trong khi vận hành bằng cặp nhiệt điện hoặc camera hồng ngoại sẽ cho phép bạn xác minh rằng các bộ phận đó có hoặc không quá nóng.

Việc bạn đề cập đến việc 'tăng cường' sự dẫn đầu của bóng bán dẫn có vẻ như nó sẽ không giúp được gì nhiều, với các giới hạn được xếp hạng gói 246A silicon / 196A của IRFS7730 . Đây cũng là công việc bổ sung cần thiết để lắp ráp hệ thống, làm tăng chi phí lao động và tiềm năng không đáng tin cậy.

Ngoài ra, hình ảnh tăng và giảm của bạn cho thấy các vấn đề nghiêm trọng với điện dung bỏ qua. Bạn đang giảm điện áp xe buýt của bạn ~ 50% ! Bạn PHẢI có đủ điện dung bỏ qua trong cả tổng giá trị (có thể hơn 100 uF ) và trong xếp hạng hiện tại của Ripple (> trạng thái ổn định 100Arms, nhiều hơn trong khi khởi động) để triển khai thành công hệ thống của bạn. Việc cung cấp "hóa nâu" cực kỳ khó khăn có thể là một phần lý do cho sự cố hệ thống hoàn chỉnh của bạn. Những tụ điện này sẽ đắt tiền. Các bộ phận dọc theo đường dây của các tụ phim này có thể phù hợp, tùy thuộc vào phương pháp và yêu cầu xây dựng của bạn.

Liên kết bổ sung: Ghi chú ứng dụng của Infineon về Xếp hạng hiện tại của Chất bán dẫn điện và Thiết kế nhiệt

Bạn có thể đăng sơ đồ của mình để biết thêm thông tin, điện trở cổng đóng vai trò trong tốc độ bật / tắt (không chỉ dòng điện được cung cấp bởi cực totem)

1. Điện áp

Tôi đã làm việc với các mosfet điện ở nửa cầu và các cấu trúc liên kết cầu đầy đủ và một trong những nguyên nhân gây ra sự cố dường như là do điện áp tăng vọt. Các điốt qua TV phía dưới có thể giúp đỡ. Nhưng giải pháp thực sự là dựa vào xếp hạng Avalanche của mosfet và vượt quá điện áp mosfet (VDS) Vì vậy, đối với hệ thống 24v, sử dụng mosvet 75v, đối với hệ thống 36v sử dụng mosvet 100v và đối với hệ thống 48v sử dụng mosfet 150v.

2. Hiện tại

Hiện tại tỷ lệ mosfet của bạn đúng ở trạng thái ổn định và tình trạng quá dòng, sử dụng số lượng mosfet có thể xử lý an toàn (giới hạn nhiệt) xử lý việc đánh giá liên tục của động cơ và gai được tự xé bởi mosfet vì có thể xử lý quá dòng dễ dàng, Bạn không cần 16 mosfet, ví dụ mosfet infineon này được xếp hạng 7,5mohm ở gói 150v trong gói 220. Vì vậy, trong 200a 8 trong số này song song sẽ hoạt động nếu tản nhiệt đúng cách. Mất điện trong mỗi bóng bán dẫn là (200/8) x (200/8) x7.5 = 4.6w là thực tế. và đẩy 25a trên mỗi bóng bán dẫn cũng ở dưới giới hạn tối đa của dây, để lại không gian cho các xung hiện tại.

3. Hạn chế hiện tại

Thêm một cảm biến hiện tại, hiệu ứng hội trường hoặc shunt 1 milli ohm với bộ khuếch đại cảm giác hiện tại sẽ hoạt động trong việc hạn chế giảm tốc độ tăng tốc và ngăn ngừa tình trạng hiện tại nếu bạn lấy mẫu hiện tại và điều khiển PWM đủ nhanh ( giới hạn theo chu kỳ )

4. Cổng và bố trí cổng

Một trong những yếu tố quan trọng nhất là cách bố trí mạch điện và ổ đĩa cổng của bạn vì bạn đang chuyển đổi dòng điện cao ở vài kilohertz, bất kỳ cuộn cảm nào trong mạch sẽ tạo ra các xung điện áp rất lớn, đặc biệt là ở cổng và nguồn mosfet. trong 16 mosfet tôi có thể tưởng tượng chiều dài của dấu vết trình điều khiển cổng hoặc dây! tìm kiếm một số lưu ý về ứng dụng liên quan đến việc giảm thiểu ổ đĩa cổng đổ chuông an-937 và APT0402 .

BIÊN TẬP:

Sau khi xem sơ đồ của bạn: Tôi khuyên bạn nên:

1- Tôi sẽ hiểu thêm về việc đánh giá điện áp mosfet và tôi sẽ sao lưu câu trả lời của mình theo tiêu chuẩn ô tô sử dụng bóng bán dẫn 40v trong hệ thống xe 12 v và 75v cho hệ thống điện xe tải 24v. Tôi nghĩ rằng lý do là tải bãi và gai như vậy. điều này sẽ chứng minh tầm quan trọng trong thử nghiệm thực địa trong môi trường khắc nghiệt không nằm trên băng ghế thử nghiệm của bạn. Vì vậy, điều tối thiểu bạn có thể làm là sử dụng mosfet IRFP4468PBF (100v được xếp hạng không phải 75v hoặc 60v như) hệ thống 48v thực sự không phải là 48v, bởi vì pin được sạc đầy cho dù là lithium hay axit chì khoảng 55 đến 60v nên bạn cần giữ một chút lề.

2- Thêm các điện trở cổng khoảng 3-5ohm cho mỗi bóng bán dẫn (chúng sẽ không làm chậm bật), hãy nhớ 15/3 = 5A trên mỗi bóng bán dẫn có thể sạc cổng Qg = 500nC trong: dt = q / I = 100ns, nhiều hơn quá đủ cho tần số chuyển đổi 20khz.

Không cần tắt mạch nhanh 3, chỉ cần sử dụng một diode schottky chống song song với điện trở cổng, vì TC4422 sẽ tắt mosfet một cách nhanh chóng.

4-SỬ DỤNG SỨC KHỎE TỐT HƠN, tôi không thể tin rằng bạn đang đẩy dòng điện đó ra khỏi mosfet và chỉ sử dụng miếng kim loại nhỏ bé đó để loại bỏ nhiệt, đặc biệt là nếu bo mạch hoạt động vì đôi khi chúng bị hỏng, điều đó có nghĩa là sự cố là do quá nóng . nếu bạn có thiết bị đo nhiệt sẽ rất tuyệt trong việc phát hiện nồng độ ứng suất nhiệt như vậy. gắn mosfet vào nhôm của các thanh dày đồng và sử dụng quạt nếu cần thiết một cái gì đó được sử dụng trong máy hàn

bằng cách có bài đăng trên các trang web này sẽ cho bạn biết cách tính điện trở nhiệt và lượng nhiệt sẽ tích tụ từ bóng bán dẫn ở mức tổn thất điện năng được chỉ định.

5- xin lỗi vì nhầm lẫn trên cảm biến hiện tại tôi có nghĩa là shunt nên là 100micro ohm (không phải 1milli). Tốt hơn là sử dụng cảm biến hội trường ít bị cô lập xung quanh dây như thế này . Hãy nhớ các cảm biến dòng điện hai chiều rất quan trọng trong ổ đĩa động cơ vì bạn có thể gắn chúng vào dây động cơ (không phải trước khi tiếp đất) để cảm nhận dòng điện và dòng tái tạo trong quá trình hãm để bạn có thể hạn chế cả hai dòng điện.

Chúng tôi sử dụng 4 x 100A (8 bao gồm các FET chặn ngược) và đã kiểm tra ok với 400Amp.

Chúng tôi đã gặp sự cố với các đột biến cảm ứng, mặc dù các MOSFET được đánh giá là có khả năng phân tích (KHÔNG phải TẤT CẢ CÁC MOSFET đều được điều chỉnh theo phương pháp BREAKDOWN TỰ ĐỘNG). Điện áp đánh thủng không cân bằng và một MOSFET đã sử dụng phần lớn công suất cảm ứng khi tắt. Và điện áp sự cố không tăng theo nhiệt độ.

Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đã không vượt quá dòng định mức trong thử nghiệm sự cố điện áp của chúng tôi, bởi vì chúng tôi có thể gặp sự cố về sự cố điện áp chỉ bằng cách sử dụng một cuộn cảm lớn hơn. Nhưng trong trường hợp của bạn, bạn có thể gặp sự cố dòng điện cực đại trong sự cố điện áp ngay cả khi bạn không bị mất nhiệt.

Ngoài ra, không rõ ý của bạn là "giới hạn trường hợp vì thiết bị đầu cuối nguồn". Cá nhân tôi đã không sử dụng MOSFET khi tôi có thể tăng xếp hạng hiện tại bằng cách sử dụng một dây dẫn lớn hơn.

Lưu ý: MOSFEs chia sẻ hiện tại một cách tự nhiên, Rds tăng theo hiện tại.

Lưu ý khác: Bạn phải bật FET hoàn toàn. Mỗi người sẽ có điện áp ngưỡng khác nhau. Đây không phải là vấn đề nếu bật của bạn nhanh hơn so với tăng tốc quy nạp của bạn.