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-48V电源热插拔缓起MOSFET烧毁

Vin=-36V~-72V, Vee是-, BGND是+。R1=R2=1MΩ, R3=300KΩ,R5=100KΩ,C32=0.03uF, MOSFET选的是IRF3710, 负载电容C86=600uF,设备正常工作在-48V,负载功耗约200W(IL=4A).Q1是用来做缓起动的,Q2是为了防反接的。MOSFET是DDPAK封装,Ciss=2700pF,Crss=150pF,RDson=18mΩ,DS耐压100V,GS耐压20V。

问题描述:-50V上电发现电源连接器打火,认为缓起MOSFET没起作用,结果发现Q1的DS已经短路了,加工回来的新板子,第一次上电正常,后面因为MOSFET烧毁就打火了。

改进:将R1+R2改到300K,R3+R5=68K,发现在43V输入正常,不打火,正常启动,但在50V输入时Q1又烧毁了。

继续改进:R1+R2=68K,R3+R5=14K,72V输入正常,Q1没有烧毁,但是打火严重啊,啪啪的声音,电源连接头都看出来烧糊了。

请问电路设计有问题吗?怎样保证既不打火又不烧MOSFET管?MOSFET管为什么会烧呢?没有用TI的芯片会不会帮忙解答呢?

Cheng.W:

烧不烧MOS是看发热量的,

开通时间gs上升沿过缓,导致MOS的开通损耗异常大,

核算gs上升过程的MOS损耗,选择合适的MOS

toapex:

回复 Cheng.W:

gs的电压不是控制MOS管的电流吗,如果上升的特别慢,电流变化也特别小,小电流会慢慢的给负载电容充电,这样就缓慢打开了。我看TI的热插拔芯片也是这个原理,比如LM5067,只不过他有个PWR可以控制MOS的功率。我在网上看到了很多利用MOS的米勒平台来控制启动电流的,照这样说米勒平台也会大大加大MOS的开启损耗,别人为何还要这么用呢?

参考链接:

https://wenku.baidu.com/view/90881acfd5bbfd0a7956735f.html

Wu JW:

回复 toapex:

你需要看一下你目前的MOS管启动电压及电流波形,是否在MOS管允许工作的SOA范围?

LM5067的芯片,可以控制MOS管在其SOA范围,以保护MOS管不会被烧坏。

toapex:

回复 Wu JW:

MOS的手册SOA信息有限,不好估算,需要向厂家询问,很麻烦。由于上电就烧毁了,抓到的波形也没什么信息,就是gate上升一段时间变低了。后来改善了电路:

在G和D极之间并联一个负反馈米勒电容,再把gate脚的电容加大,防止上电瞬间MOS导通,真的好了,附上波形一张,与理论一样,米勒平台长达15ms。

黄色的G脚,蓝色D脚。

谢谢诸位的帮助!

toapex:

回复 Wu JW:

╥﹏╥,高兴的太早,电压升到60V还是不行,接着烧MOS。放弃了!

KW X:

亲;无恒心无以成大事。这点问题就放弃了?就SOA曲线而言;每个厂家地数据表里都有,查找计算都不是问题。

关于你的问题;还是安全工作区域不够及栅驱动设计错误,建议选200V级别PIN结构MOSFET。赶紧行动起来吧!

toapex:

回复 KW X:

有SOA又有何用?这个MOSFET的烧毁时的功率都不知道,知道了功率如何折算成温升,这也很难,热阻很难估算。按照那些理论计算我的不可能烧毁啊,要么算错了。200V的PN结MOS没必要,我在DS之间加过一个80V的TVS,照样烧。图中DS的高压是因为插拔连接器抖动导致的振荡,我通过插上电源连接器,然后外面按一个开关就没有这么大的过压。附一张抓到烧毁时的图片,Vin=60V,过一段时间gate脚就掉下去了,说明已经挂掉了。之前驱动电阻2MΩ可能有问题,这次阻值不变把Cgd加大再试试:

诚谢你的回复,怎会放弃,工作较忙而已。

toapex:

回复 KW X:

今天解决了60V启动的问题,说明确实是在密勒区MOS的功率超过SOA了,吧Cgd加大到0.1uF,其他电阻还是300K,44K,Cgs电容加大到2.3uF,方式上电瞬时导通,附图一张:

算了一下,平均功率约15W(I≈0.4A),在MOS的SOA曲线里,我自己也无法预测这个15W能抗多久,只知道肯定超过10ms:

换作你,怎么估算15W能不能抗70ms的时间?

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