图腾柱电路驱动MOSFET问题。

只看该作者 · 2019-6-19 08:59

最近做图腾柱电路来驱动MOSFET。MOS型号：KIA75NF75 。出现的问题是MOS发热严重，甚至是击穿。分析得出应该是MOS工作在恒流区，发热严重，把栅级的驱动电阻10欧姆改为5欧姆，强了点，不立即烧MOS，可依旧发热。麻烦大家帮忙分析下。原理图如下：

KIA75NF的DATASHEET

电机规格

只看该作者 · 2019-6-19 09:16

就没见过这样做的图腾柱，哪抄的还是你自己发明的？目的是什么？
去掉2个4148，然后3点直接相连，R1呢，又太大，按照一般100Hfe计算，你输出8050至少等效100欧姆，这么大栅极电阻，驱动75NF75，上升沿可想而知。
尤其关键的是，你PWM驱动，可电机却没有续流回路，（电机大感性，PWM关断期间，电机电流怎么流？）这个线路，本身就不完整，MOS管只是发热击穿而没直接炸飞伤人应该算你运气吧，这个PWM关断期间电机电流必须有有流动的通路，一个接Vcc和MOS管D极的二极管是这类线路的必须配置。
所谓分析是恒流区，根本就是扯蛋，击穿是必须的后果。

只看该作者 · 2019-6-21 11:45

lysfht123 发表于 2019-6-21 10:54
这个图腾柱电路可以使用，关键是电机没有接续流二极管。我觉得R1的问题，因为后端的图腾柱电路本身就是功 ...

硬要说可以用，我也没办法，反正驱动是可以驱动起来的，可是你莫名其妙的串联2个4148，造成的影响有2
1、正向时候，NPN管子压降进一步增大，比未串联4148的时候至少增加一倍，这个对于脉冲工作的管子而言，大大增加了发热，就你这个驱动75N75到频率比较高的时候，将直接造成8050过热甚至热击穿。
2、反向时候，同理也是增加了8550的功耗，尤其是因为4148的串联，增加了低电平的幅度，可能造成开启电压低的75N75，在干扰脉冲情况下，误导通。
所以这个图腾柱设计2个4148根本就是画蛇添足，不但不会提升工作性能还大大劣化了图腾柱基本性能，我们在一个电子线路设计时候，有谁会做这样的事情呢？
如果我是技术总监，你还在和我说这个图腾柱能用，我会直接开了你。

只看该作者 · 2019-6-19 09:06

king5555 发表于 2019-6-19 09:05
电机要反向并联续流二极管。

这个和MOS发热有关系吗、

1万 · 2019-6-19 09:36

下图是，美国国防部编写军用电路设计手册，其中可靠性设计指引提到了用二极管取保护晶体管，对mos管同样适用。
这本书还是好好看看，可惜是英文的。

只看该作者 · 2019-6-20 22:20

tianxj01 发表于 2019-6-19 09:16
就没见过这样做的图腾柱，哪抄的还是你自己发明的？目的是什么？
去掉2个4148，然后3点直接相连，R1呢，又 ...

昨天看到你的回复，真觉得脸红。又从新巩固了一下三极管的理论，和MOSFET驱动的相关基础，感觉自己吧基础性的东西都丢光了。

只看该作者 · 2019-6-20 23:26

楼主你好，从图中的电路看，你的图腾柱驱动电路没有问题，MOS管发热应该是你在24V和MOS管的漏极之间没有接反向续流二极管。由于电机的绕组实际是一个电感，在MOS管导通时，电机绕组上的电流增加，当MOS管关断时，电机绕组上的电流需要有续流回路，所以需要在MOS管的漏极和24V之间并联续流二极管，二极管的阴极与24V相连。如果没有这个续流二极管，电机绕组上的电流就会强行继续从MOS管流过，此时产生很高的电压尖峰和很大的开关损耗，从而使得MOS管发热损坏。

只看该作者 · 2019-6-20 23:53

是不是工作在线性区拿示波器看Vgs就行了，你们搞研发都是不用仪器就靠算命吗？

1万 · 2019-6-21 07:25

mos管发热的根本原因在于mos管关断期间电机的电流没办法释放

只看该作者 · 2019-6-21 10:13

lihui567 发表于 2019-6-21 07:25
mos管发热的根本原因在于mos管关断期间电机的电流没办法释放

对了，关闭的MOS管，而电机需要强制的通路来完成关断以前的电流流通，没办法，VD电压直接上升到mos管耐压以上，并以此电压通过关闭的MOS管强制流通。
剩下的就好分析了，要么由于VDS非常高（大于MOS最高耐压），该续流在MOS管上面产生很大的耗散功率；要么能量足够，直接将MOS管击穿拉倒。
反正你如果不给电流续流通路，它（电机）就自己来，无论什么方法，肯定给你弄出一个电流回路出来。

只看该作者 · 2019-6-21 10:54

tianxj01 发表于 2019-6-19 09:16
就没见过这样做的图腾柱，哪抄的还是你自己发明的？目的是什么？
去掉2个4148，然后3点直接相连，R1呢，又 ...

这个图腾柱电路可以使用，关键是电机没有接续流二极管。我觉得R1的问题，因为后端的图腾柱电路本身就是功率放大电路，不知我说的对不对？

只看该作者 · 2019-6-21 10:56

mmm8410269 发表于 2019-6-20 23:26
楼主你好，从图中的电路看，你的图腾柱驱动电路没有问题，MOS管发热应该是你在24V和MOS管的漏极之间没有接 ...

你好，谢谢。不光告诉问题在哪里，还帮我分析了原因。看来我对MOS管的理解不够，还需加强理论学习。

只看该作者 · 2019-6-21 10:58

R2D2 发表于 2019-6-20 23:53
是不是工作在线性区拿示波器看Vgs就行了，你们搞研发都是不用仪器就靠算命吗？ ...

恩，说的是，刚开始我在栅级测过，波形和信号发生器的正好相反，频率也没问题。老是发热烧管。

只看该作者 · 2019-6-21 10:59

lihui567 发表于 2019-6-21 07:25
mos管发热的根本原因在于mos管关断期间电机的电流没办法释放

是的，谢谢。

只看该作者 · 2019-6-21 11:47

续流管。另外，Q1工作在放大区。受R1(10k)影响，能提供的驱动电流不高，一定程度上会影响MOS的开启速度。不过10K的频率影响不会太大，能改善是最好的。

只看该作者 · 2019-6-21 12:47

楼上tianxj01回答的很好啊，我就简单补充一下，由于电机是电感负载，在mos关断瞬间会产生很大的dV/dt，由于时间很短，纳秒级，所以可以想象电流多大，没有续流回路会有多大影响，mos有个参数叫雪崩击穿

只看该作者 · 2019-6-21 14:19

tianxj01 发表于 2019-6-19 09:16
就没见过这样做的图腾柱，哪抄的还是你自己发明的？目的是什么？
去掉2个4148，然后3点直接相连，R1呢，又 ...

按照一般100Hfe计算，你输出8050至少等效100欧姆------这个是如何推算出来的

只看该作者 · 2019-6-21 14:21

tianxj01 发表于 2019-6-21 11:45
硬要说可以用，我也没办法，反正驱动是可以驱动起来的，可是你莫名其妙的串联2个4148，造成的影响有2
1、 ...

也有一些栅极驱动会加一个二极管是怎么考虑的像这种

只看该作者 · 2019-6-21 14:23

叶春勇发表于 2019-6-19 09:36
下图是，美国国防部编写军用电路设计手册，其中可靠性设计指引提到了用二极管取保护晶体管，对mos管同样适 ...

图B的D1D1会不会是画蛇添足啊

只看该作者 · 2019-6-21 15:04

congfenglong 发表于 2019-6-21 12:47
楼上tianxj01回答的很好啊，我就简单补充一下，由于电机是电感负载，在mos关断瞬间会产生很大的dV/dt，由于 ...

是的。我做了一个反向验证，如果不加续流二极管用IRFP460 600V的MOS ，就没那么发热了。

图腾柱电路驱动MOSFET问题。

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