MOSFE bị hỏng sau khi gắn tụ điện

Tôi có một solenoid có một sức đề kháng cuộn dây của $0.3\Omega$ và tăng tốc một viên đạn thép ở đây. Tôi đã đăng sơ đồ dưới đây.

Phiên bản bình thường hoạt động như một điều khiển

GPIO8 đi đến 5V để bật MOSFET và tắt nó khi phát hiện thấy đạn bằng cảm biến quang. Và nó hoạt động tốt .

Tiếp theo, tôi đã thử nó với 10 siêu tụ điện được kết nối thành chuỗi. Tôi sạc nó lên đến 27 volt.

Phiên bản 1

Khi tôi cấp nguồn cho mạch điện, có một tia lửa khi tôi kết nối mặt đất tụ điện với mặt đất của MOSFET. Mạch Cổng và Nguồn nên được mở vì khi tôi kết nối lần đầu tiên, GPIO8 ở mức 0v.

Sau một số khắc phục sự cố, tôi thấy rằng tôi đã giết MOSFET.

Tôi tin rằng có 2 khả năng chơi. Đầu tiên, có thể là điện dung ký sinh trên MOSFET có thể đã gây ra dao động và do đó, điện áp tăng đột biến. Tôi đã thêm R2 để tăng thời gian rơi một chút và do đó, giảm phí. Xem video tại đây (Bỏ qua đến 4:00)

Không chỉ là điện dung ký sinh gây ra dao động, mà một yếu tố khác là tôi thực sự có một mạch RLC ở đây. Tải của tôi là một điện từ và nguồn năng lượng của tôi là siêu tụ điện của tôi. Vì vậy, tôi đã thêm D2 để nó không bắt đầu đạp xe qua lại. Tôi cũng đã thay thế MOSFET bằng một cái mới.

Phiên bản # 2

Chưa hết, điều tương tự đã xảy ra, GPIO8 ở mức 0v trước khi tôi kết nối tụ điện nhưng MOSFET đã hoàn thành mạch dù sao và bị hỏng, lần này nó bị bắt trên camera .

Vì vậy, đó là nơi tôi đang ở hiện tại. Tụ điện của tôi được sạc tới 27V và vì tôi đã thêm các thành phần để loại bỏ dao động, tôi không thể nghĩ gì khác. Theo bảng dữ liệu, điện áp đánh thủng của IRF3205 là 55v và tôi ở dưới mức đó.

Bất kỳ ý tưởng sáng sủa?

Điện áp ổ đĩa cổng của bạn quá thấp. Đó là MOSFET cần 10V để bật hoàn toàn. 5V chỉ vừa đủ để xóa ngưỡng 4V khi MOSFET chỉ vừa mới bắt đầu tiến hành. KHÔNG sử dụng Vgsth nếu bạn có ý định sử dụng MOSFET của mình tại một công tắc. Đó là điện áp mà nó chỉ vừa mới bắt đầu tiến hành. Sử dụng VSS ít nhất cao bằng tốc độ được sử dụng để thu được RDson đã cho. Vgsth là để sử dụng MOSFET như một thiết bị tuyến tính / tương tự.

Theo Hình 1 trong biểu dữ liệu, với 5V trên nguồn cổng và 27V trên nguồn thoát (Tôi bỏ qua điện trở điện từ vì nó giảm điện áp tương đối ít), MOSFET bão hòa ở 10A. Đó là 270W bị tiêu tan trong MOSFET của bạn.

Và Hình 1 là ở 25C. MOSFET của bạn đang nóng lên trong khi nó thực hiện tất cả những điều này làm cho nó hoạt động giống như trong Hình 2, nơi thậm chí nhiều dòng điện hơn đang được tiến hành. Trong trường hợp này, nó đang bão hòa ở 30A với mức giảm 27V, tức là ~ 800W nhiệt được tiêu tan.

Với khả năng chịu nhiệt từ ngã ba đến môi trường được liệt kê là 62 C / W, đó là mức tăng nhiệt độ tương ứng là 17.000 và 50.000 Celcius.

Ngoài ra, hãy tra cứu trình điều khiển cổng và xem xét liệu bạn có cần một hay không cho MOSFET của bạn hoặc nếu điều khiển trực tiếp điện dung cổng từ chân I / O dòng điện thấp có đủ cho ứng dụng của bạn không.

$\mathrm{C_{oss}}$$\mathrm{C_{rss}}$$\mathrm{C_{oss}}$$\mathrm{C_{rss}}$$\mathrm{V_{ds}}$$\mathrm{V_{ds}}$

Vì vậy, tôi tin rằng chuỗi thất bại như sau:

1. Ban đầu không có điện áp trên MOSFET, vì vậy các giá trị điện dung ký sinh là một vài nanofarad.
2. Bạn áp dụng 27V, với điện trở sê-ri chỉ 0,3Ω (cộng với bất kỳ điện cảm nào mà điện từ có; chúng tôi không biết số đó).
3. Khá nhiều ampe chảy vào MOSFET đó để sạc các tụ điện ký sinh đó. Đó là trong một thời gian rất ngắn, nhưng đó là một giá trị hiện tại cực đại rất cao!
4. ... MOSFET thổi lên do dòng điện tăng cao.

Biện pháp khắc phục:

• $\mathrm{V_{ds}}$
• Thêm một số kháng loạt để hạn chế dòng tối đa có thể ra khỏi siêu nắp của bạn.

EDIT Một chế độ thất bại khác xảy ra với tôi:

1. Tương tự như trước đây, nhưng chúng ta chỉ lo lắng về điện dung cổng-xả (vẫn còn một vài nanofarad).
2. $\mathrm{C_{gd}}$
3. Dòng điện qua tụ điện cổng-xả đó đủ dễ dàng để đưa ra một điện áp lớn trên điện trở 20k đó đang giữ điện áp thấp.
4. MOSFE bật, thổi lên do dòng điện tăng cao.

Giả thuyết thứ hai này có lẽ là giả thuyết có khả năng hơn. Như DKNguyen chỉ ra, mạch của bạn như được xây dựng sẽ có khả năng làm nổ MOSFET ngay cả khi hoạt động bình thường.

Như trước đây, giải pháp tốt nhất là tìm cách hạn chế dòng điện cực đại.

Bạn có thể không lái cổng đủ cứng. GPIO có lẽ là trở kháng quá cao. Bạn muốn bao gồm một chip ổ đĩa cổng thích hợp chạy hết 12-15v. Bạn chỉ có thể sử dụng một bộ điều chỉnh tuyến tính tắt xe buýt 27v của bạn.

R2 chỉ làm tổn thương bạn bằng cách làm cho trở kháng ổ đĩa cổng của bạn cao hơn trong trường hợp này. Tôi đề nghị giảm giá trị xuống 10 ohms.

Nếu có thể, hãy bắt đầu bài kiểm tra của bạn ở 1v và làm theo cách của bạn, đảm bảo mọi thứ đều ổn. Bạn sẽ tiết kiệm rất nhiều silicon theo cách này.

Và xin vui lòng đặt điện trở cân bằng trên siêu xe của bạn. Tôi không biết rò rỉ mũ của bạn là gì nhưng tôi đoán rằng 1k song song với mỗi nắp sẽ ở bên an toàn hơn nếu bạn muốn sạc chúng đến điện áp tối đa.

Có nguy cơ nghe có vẻ thất thường với chi phí của bạn, có một câu chuyện cũ về một bệnh nhân gặp bác sĩ:

Bệnh nhân: "Bác sĩ, đau lắm khi tôi làm việc này."

Bác sĩ: "Chà, vậy thì đừng làm."

Trong trường hợp này, thay thế "kết nối mặt đất cuối cùng" cho "làm điều này".

Đừng làm điều đó.

Luôn luôn giữ các căn cứ gắn liền với nhau. Nếu bạn phải kết nối hai hệ thống trong khi chúng hoạt động, luôn luôn kết nối mặt đất trước, sau đó cấp nguồn, sau đó là các đường điều khiển - và đảm bảo các đường điều khiển được bảo vệ để việc cấp nguồn khi chúng nổi sẽ không gây ra sự cố cho bạn.

Đối với chế độ thất bại cụ thể của bạn, Mr Snrub có thể đúng, mặc dù độ tự cảm của cuộn dây thực sự phải hoạt động như một bộ giới hạn xâm nhập.

Nếu bạn quan tâm đến mạch giới hạn xâm nhập, Texas Cụ sẽ tạo một mô-đun có mô-đun đánh giá trên Mouser tại đây . Bảng dữ liệu cho TPS2491 có tính đến năng lượng (đủ buồn cười) để hạn chế MOSFET thông qua loạt (để đảm bảo điều này không xảy ra).

Tôi không chắc liệu điều này có thực tế cho thiết kế của bạn hay không, nhưng nó đủ dễ để thử và ít nhất là có được một khoảnh khắc để hiểu những gì đang xảy ra với MOSFET trong mạch của bạn. Chúc may mắn!