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求助:MOS管损坏原因分析

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mmax|  楼主 | 2010-10-26 10:24 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 mmax 于 2010-10-26 10:32 编辑

产品中一个MOS端口在客户那坏了几片,大概比率千分之几。

电路图见附件,端口是驱动一个24V的继电器(用户自己的24V开关电源+继电器)。稳态线包电流<100mA。

MOS管STD10NF10极限参数为:  VDS:100 V     Id:13 A  
驱动Vgs应该2~4V就可以,电路中用5V。

端口的稳压管是为了防止继电器断开瞬间的过呀冲击,保护MOS的,为51V稳压管。

做的实验如下:
1)实测驱动Vgs波形,为5V脉冲。
2)接上继电器,继电器线包电压正常,断开时的反电势被稳压管限制在56V左右,维持4mS左右。

故障样机表现:
客户返回一台样机,损坏的mos管表面没有任何异常,看不出烧的痕迹。测量Rgs和Rds都是30~50欧姆。(是不是可以判断过流损坏)


极限实验如下:
1)端口加60V/100mA的载,发现电压被稳压管限制住;MOS管还是能正常开关。
2)加24V/3A的负载,MOS管也能正常工作。
3)找了个24V的开关电源,短接到端口,用端口发脉冲直接短路电源模拟过流。短时间内好像也没事。可能24V电源功率比较小的原因吧。

大家帮分析分析有可能的原因。还有Rgs/Rds都为几十欧姆是过压还是过流导致?

未命名.JPG (54.26 KB )

未命名.JPG

STD10_www.ic37.com.pdf

173 KB

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沙发
HWM| | 2010-10-26 10:51 | 只看该作者
应该采用在继电器线包上并一个续流二极管,而不是采用稳压管的方法。用稳压管削峰可能还会对MOS产生冲击,只是损坏几率低而已。

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板凳
mmax|  楼主 | 2010-10-26 11:46 | 只看该作者
要客户加一个二极管客户不愿意。因为他有很多继电器。

稳压管削峰,通过示波器看刚好能限制在60V以下,没有尖刺。而Mos管耐压是100V的。

60V也会顺坏这个MOS吗,是电压损坏,还是瞬间功率损坏?

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地板
HWM| | 2010-10-26 11:53 | 只看该作者
应该是电压冲击(电流不会比关断前大),但这不说明瞬间功率小(UU/R)。

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5
mmax|  楼主 | 2010-10-26 12:25 | 只看该作者
问题是实验加高压,加到60V,就会被稳压管限幅了。怎么做都做不坏。

比较郁闷。

或者大家出出主意怎么把这个电路做坏,稳态载<2A,其他条件不限。

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6
gx_huang| | 2010-10-26 12:33 | 只看该作者
MOS管损坏了,稳压二极管有没有损坏?
稳压管的瞬时功耗是6W,很容易瞬间过热。
可以在主板上加24V电源,串联一个电阻,并24V以上稳压管,并联一个大电容,作为嵌位电压源。
反向保护二极管负极接这个电压源,正极接输出。

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7
HWM| | 2010-10-26 12:34 | 只看该作者
to 5L:

“千分之几”的概率,不是做几次实验就能看到的,况且所加的只是“稳态”电压。

建议和客户协调,从整体上解决。

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8
gx_huang| | 2010-10-26 12:35 | 只看该作者
另外,稳压二极管的瞬间特性不一定好,比较差的示波器不一定能抓到尖峰脉冲。

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9
丁弋宇| | 2010-10-26 12:42 | 只看该作者
SB设计,损坏活该

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10
awey| | 2010-10-26 12:47 | 只看该作者
继电器是客户的,就不好说。
你能保证客户操作完全没问题吗?
要损坏MOS管很容易,将24V电压直接加在你的输出端即可。

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11
mmax|  楼主 | 2010-10-26 13:08 | 只看该作者
本帖最后由 mmax 于 2010-10-26 13:11 编辑

To:10楼
away老大,我这么试过。
用线形稳压电源,用我们产品自带的24V输出直接加端口上都没有搞坏。
可能线形电源有过流保护,我们的24V电源的电容太小了。呵呵
看来我得找个更大功率的电源来试试。(这样只能把MOS烧冒烟了,跟客户的故障还不一样呀)
另:我把客户的继电器拿回来一个,怎么跑怎么测都OK,波形也OK。

To:9楼
请说出理由,能说明白是怎么坏的吗?

To:8楼
我也怀疑过稳压管瞬间吸收特性不好,会不会导致过压冲击。
下午想办法再试一试。

To:7楼
hwm,你说的对。可能模拟不了现场。

客户是上帝,而且是大客户,没敢想过让人家整改。客户的论点很简单也很致命:“三菱的不坏,你们的为什么坏?所以你们必须改”

所以只能在实验室搭环境模拟了。下步只能加大载,加大电压把管子做坏先。

To:6楼 gx_huang
客户返回故障的端口稳压管没有坏。
我做实验加高压的时候电流不大,所以稳压管没问题。

下步只能出出狠招了,大电流高电压试试。

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12
mmax|  楼主 | 2010-10-26 13:13 | 只看该作者
各位老大,通过量出 Rgs和Rds都是30~50欧姆
能判断出是过流还是过压损坏吗?

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13
awey| | 2010-10-26 13:17 | 只看该作者
输出端口导通时,直接上24V电源(无限流的),会立即损坏。

加大电流MOS管不是解决问题的方法。
简单的方法就是输出口上串联一个PTC电阻,做过流保护用。

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14
rockli| | 2010-10-26 16:44 | 只看该作者
输出端口导通时,直接上24V电源(无限流的),会立即损坏。

加大电流MOS管不是解决问题的方法。
简单的方法就是输出口上串联一个PTC电阻,做过流保护用。 ...
awey 发表于 2010-10-26 13:17

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15
yewuyi| | 2010-10-26 17:15 | 只看该作者
稳压管响应时间相对还是蛮长的,过压时也许稳压管还没来得及响应,MOS管就已经被干残了半条命。

直接换成30V左右的TVS看看,呵呵,TVS的响应时间应该比稳压管快多了。

不过TVS肯定比二极管+稳压管贵 。

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16
草根白骨精| | 2010-10-26 19:28 | 只看该作者
GS两端加一个7V限压,最好加一个过流检测开关电路,这个是典型的电压击穿

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17
谈的元| | 2010-10-26 20:25 | 只看该作者
换高压的CMOS,你电流很小,可以串个小电阻

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18
snrtong| | 2010-10-26 22:48 | 只看该作者
G极限流电阻100欧太大了,造成场效应管没有深度开关,D、S极阻值增大,容易烧损,选择在20-50欧/1W之间,然后对地接一个6V的双向瞬态抑制二极管,这玩意最好是焊在场效应管的引脚上最可靠,这样有利于保护场效应管的G极到S极,另外,D/S极之间接一个柔性尖峰吸收回路(一个102/1kv电容和一个20K电阻串联,阻值需要做实验确定),然后在D/S极之间接一个快恢复二极管,使之与柔性尖峰吸收回路并联,最后补充一下:你那个稳压二极管没什么大的用处,直接拿掉不要了,这样,你在做实验,看看有没有什么问题。

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19
awey| | 2010-10-26 23:16 | 只看该作者
18楼:
MOS管是电压控制的器件,不是三极管需要加大基极电流来加深饱和,只有在高速开关的场合,为使MOS的输
入电容快速充放电,才需要强的驱动,而楼主的负载是继电器。
控制MOS的电路是低压供电的,也没必要在GS端加TVS
对于DS间加102电容和20K串联,楼主的负载是100mA,理想关断时,此电流在20K上的自感有2000V!
要加RC吸收,可以加小电阻(通常阻值与负载直流电阻相当),电容可以用大些(不是高频开关电路,损耗很小)
DS间加二极管,不明白具体的作用?象是电视行输出的阻尼二极管?但好像没这个需要。

PS:楼主的MOS损坏,用户操作失误的可能性比较大。

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20
eydj2008| | 2010-10-27 08:04 | 只看该作者
楼主的图不全,并没有说明,在继电器 电感线圈处
加了续流二极管去泄放电感上的能量。在一阶电路响应上面,
我们得知如果不泄放电感上面的能量,(U=L*DI/DT)电感上面瞬间可达千V或是更高的电压。
本来MOS管就带有反向二极管,还加 是意义不大的。

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