이 H 브리지에서 왜 MOSFET 드라이버가 끊어 졌습니까?

나는 상당히 견고한 12V 윈드 스크린 와이퍼 모터를 작동시키기 위해 개별 H-Bridge 회로를 만들었습니다. 회로는 아래에 있습니다 (편집 : 더 큰 PDF 는 여기를 참조하십시오 , StackExchange는 이미지를 확장 할 수없는 것 같습니다) :
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보드를 작동시키면서 100 % 듀티 사이클 (비 PWM) 모드로 시작하여 작동하는 것을 발견하여 로우 사이드 N 채널 MOSFET 중 하나를 PWM하기 시작했습니다. 유도 스파이크로 인해 브리지의 PWM 측에서 하이 쇼트 쇼트 키가 눈에 띄게 가열 되었음에도 불구하고 이것은 양호 해 보였습니다.

그런 다음 유도 스파이크를보다 효율적으로 소실시키기 위해 하이 사이드 및 로우 사이드 MOSFET을 PWM 처리하기 시작했습니다. 이것도 역시 (과도한 양의 데드 타임이었던) 상단 다이오드가 시원하게 유지되면서 잘 작동하는 것처럼 보였습니다.

그러나 듀티 사이클 라이브를 변경하기 위해 스위치를 사용하여 잠시 동안 실행 한 후에 속도를 약. 95 % 듀티 사이클을 25 %로 설정했습니다. 그러나이 때 갑자기 갑자기 높은 전류가 흐르고 TC4428A MOSFET 드라이버가 끊어졌습니다.

이것들은 폭발 한 유일한 구성 요소입니다. MOSFET 자체는 훌륭하기 때문에 제 부분의 슛 스루 도발을 배제하고 있습니다. 지금까지의 가장 좋은 설명은 과도한 양의 유도 반동 또는 모터에서 발생하는 너무 많은 회생 전력이 전원 공급 장치의 처리 속도를 늦추는 것입니다. TC4428A는 브리지 내에서 가장 낮은 전압 정격 (18V, 절대 ​​최대 22V)을 가지며 전압이 너무 빨리 상승한 것으로 생각합니다.

이 보드의 12V 쪽을 구식 선형 벤치 탑 전원 공급 장치에서 사용하고 있었으며 보드와 보드 사이의 리드 길이가 상대적으로 길었습니다. 이것이 실제로 전압 상승을 소멸시킬 수는 없었습니다.

TC4428A가 MOSFET의 동적 부하 측면에서 과부하 된 것으로 생각하지 않습니다. 비교적 느린 속도 (약 2.2kHz)에서 PWM을 사용하고 있었으며 MOSFET 자체는 총 게이트 전하가 특히 높지 않습니다. 그들은 작동하는 동안 시원하게 유지되는 것처럼 보였으며, 게다가 드라이버 B 만 PWM 처리되었지만 A 및 B 드라이버가 폭발했습니다.

내 가설이 합리적으로 보입니까? 내가보아야 할 다른 곳이 있습니까? 그렇다면 보드 주변 (전원 공급 장치 입력과 브리지 출력 단자 사이)에 약간의 비눗물 TVS 다이오드를 자유롭게 뿌리는 것이 과전압 상태를 처리하는 합리적인 방법입니까? 스위치 식 제동 저항 유형 설정으로 옮기고 싶지는 않습니다 ( "작은"2.5A 또는 12V 기어 모터입니다 ...).

최신 정보:

12V 전원 터미널 ( SMCJ16A )에 1500W TVS를 배치했습니다 . 이것은 제동 중 과전압을 20V 미만으로 클램핑하는 것으로 보입니다 (이것은 공급 전압을 보여줍니다. MOSFET 게이트와 0V 사이에 동일한 파형이 표시됩니다).

예쁘지 않고 여전히 너무 높을 수 있습니다 (SMCJ16A의 클램핑 전압은 최대 전류에서 26V이며 57A, TC4428A의 절대 최대 값은 22V 임). SMCJ13CA를 주문했으며 하나는 전원 공급 장치에, 하나는 모터 단자에 배치합니다. 차분한 1.5kW TVS를 사용하더라도 지속되지 않을까 걱정됩니다. 당신은 그것이 좋은 80ms 정도 클램핑하는 것처럼 보이며, 이것은 TVS에게는 오랜 기간입니다. 그것은 시원하게 머무르는 것 같습니다. 물론 샤프트에 실제 부하가있는 경우 아마도 스위치 식 제동 저항 솔루션을 구현하고있을 수 있습니다.

FDD6637 MOSFET 데이터 시트는 여기에서
TC4428A 데이터 시트는 여기에서

지금까지 MOSFET의 생존에 관계없이 :-), 나는 zener를 FET에 공급하기 위해 게이트를 추가하여 유도 부하에서 Millar 결합 전압을 클램핑했다.

이것은 관찰 된 문제를 해결할 수도 있습니다. 논리적 분석에 따르면 :-(-그러나 Murphy 및 Millar 캐패시턴스는 강력한 마술을 사용할 수 있습니다 .TC4428 드라이버는 대부분의 정상적인 위반으로부터 보호하면서 매우 강력하게 (데이터 시트를 믿어야하는 경우) 들립니다. MOSFET 게이트를 통해 유도 피드백을 클램핑 할 수있는 정격 및 최대 500mA 역전 류를 출력에 흡수하는 기능은 MOSFET 피드백을 클램핑 할 것으로 예상되지만 게이트 선구자는 비용이 거의 들지 않으며 이와 같은 상황에서 MOSFET을 확실히 보호하는 데 도움이됩니다. 상황을 악화시키지 않을 것입니다.

일부 전원 공급 장치는 역전 류를 전혀 사용하지 않으며 다른 전원 공급 장치는 그렇게 잘못 사용합니다.
소모품의 작동 상태를 확인 했습니까? 제동 중 전원 공급 장치의 미터 (오실로스코프보다 좋음)에 실마리가 생길 수 있습니다. 매우 큰 커패시터가 도움이 될 수 있지만 전력을 소비 할 수는 있지만 빠르게 충분하지 않은 경우 전원 공급 장치에 도움이되지만 전원 공급 장치가 본질적으로 전력을 흡수 할 수없는 경우에만 문제를 숨길 수 있습니다.

부하로서 제너 (또는 전기 등가물)와 직렬로 연결된 저항은 제동 손실에 도움이되지만 제너는 N 볼트 상승에 12 / N의 전력을 소비합니다.

예를 들어 V +가 12.5V를 초과하자마자 큰 부하에서 스위칭되는 TLV431은 제동 에너지를 흡수하기위한 간단하고 저렴한 솔루션과 같은 소리를 복원합니다.

나는 곧 시제품에 사용할 2 x 300 Watt "와이퍼 모터"(인도, 트럭)를 가지고있다. 재미 있어야합니다 :-).

나는 당신의 결론에 동의합니다. 그것은 전원 공급 장치를 과전압하는 회생 제동입니다.

참고로, 전원 공급 장치에 더 많은 커패시터를 추가해야합니다. HF 스위칭 리플 전류는 이러한 캡으로 처리되므로이 리플 전류에 대해 정격이어야합니다. 두 220µF가 ...

이제 드라이버를 날리지 않는 방법은 무엇입니까?

12V가 납축 전지에서 나오는 경우 재생 제동은 단순히 배터리를 충전합니다. 전류가 걸릴 수 있는지 확인해야하지만 모터가 내리막 내리는 것이 아니라 모터를 정지시키는 것이라면 에너지가 작고 괜찮습니다.

배터리가 없으면 간단한 해결책은 공급 장치를 모니터링하는 비교기입니다. 17V를 초과하면 비교기는 고전력 저항을 통해 전류를 끌어 오는 MOSFET을 켠다. 전압이 15V 아래로 떨어지면 MOSFET이 꺼집니다. 이것은 레일 커패시턴스 및 히스테리시스에 의존하는 주파수에서 자체적으로 PWM을하므로 히스테리시스가 필요합니다. 큰 저항을 사용하면 실리콘에서 전력을 소비하는 것보다 저렴합니다.

그러나 무료로 할 수도 있습니다.

마이크로 컨트롤러는 공급 전압을 모니터링합니다. 너무 높으면 두 개의 로우 사이드 FET를 모두 ON으로 설정하여 모터를 단락시킵니다. 전원 공급 장치 충전을 중지하고 대신 자체 내부 저항으로 전력을 소산시킵니다.

이 경우, 모터는 12V 대신 0V를 가지며 극성으로 인해 제동을 일으키기 때문에 모터가 느리게 제동됩니다. 그러나이 솔루션은 비용이 들지 않으며 간단하고 방탄입니다.