Configuración del circuito del controlador MOSFET para MOSFET de medio puente para amplificador de potencia

Estoy haciendo un amplificador de audio de clase D y estoy usando un controlador MOSFET para controlar dos MOSFET en una configuración de medio puente como se muestra en el siguiente circuito

El lado del conductor

Cuando conecté el circuito sin el medio puente MOSFET, conecté a tierra Vsy obtuve una salida ordenada de acuerdo con mi 15 Vpico de necesidades HO & LO. Los problemas comenzaron cuando conecté los MOSFET. Los HO & LOterminales comenzaron a enviar la misma señal pero con un voltaje máximo de 3 Vo probablemente menos, luego el circuito extrajo alrededor de 1 amperio de mi fuente de voltaje y quemó el chip del controlador MOSFET, estaba seguro de que estaba quemado porque la resistencia entre el VDDterminal y el COMterminal era de 26 ohmios en lugar de la alta resistencia un nuevo chip tenía. Un ingeniero de mi universidad sugirió que el problema podría deberse a que yo estaba proporcionando los 15 voltios a los MOSFET desde el mismo nodo que suministra el mismo voltaje.15 Va todo mi circuito, aunque mi circuito consumía solo 40 miliamperios de la fuente de alimentación antes de conectar los MOSFET.

Me gustaría señalar que el chip es FAN7390 . He frito dos hasta ahora. ¿Supongo que la fuente de alimentación común podría ser el problema? ¿O podría ser que la frecuencia de conmutación de 125 kHz sea el problema? Las Hin and Linseñales son señales PWM con 15 Vpico.

Respuestas (1)

Varias cosas mal con ese diseño!

  • ¿Dónde está el desacoplamiento? Esa línea de 15V necesita un montón de tapas...
  • C4???! 22uF para un límite de impulso, simplemente una locura, deshazte de él, el 220n debería estar bien por sí solo.
  • R13/14 1k, prueba más como 100k.
  • ¿Esos mosfets, carga de puerta máxima de 140 nC? Sí, son fetos muy, muy masculinos, pero realmente quieres algo mucho más pequeño y con un Qg mucho más bajo.
  • ¿Disposición? Realmente, realmente importa.
  • No es la causa de la explosión, pero R11/12 parece tener un valor muy alto, especialmente dado el Qg de esos mosfets.
Hola, gracias por la respuesta. He detectado otro error, mis Hin & Linseñales tienen un pico de 15 V, que es 3 veces el valor nominal de voltaje de entrada para ese chip en particular. Si puedo pedir algunas aclaraciones, por favor. para el primer punto, ¿a qué línea te refieres exactamente, te refieres a agregar una tapa de derivación a la terminal VDD?, porque ya tengo eso pero olvidé incluirlo en el cajero automático esquemático. para el tercer punto, estoy realmente confundido ahora porque vi a alguien que sugería un rango de resistencia de 10 ohmios a 100 ohmios, sin embargo, podría estar equivocado y podría haber dicho KOhms. Los MOSFET estaban disponibles en ...
... el laboratorio y tbh lo único que me preocupaba era la calificación actual, es mi primer proyecto electrónico y mi Instructor solo nos pidió que hiciéramos una amplificación simple de una señal de audio en banda base, pero lo encontré como un oportunidad de usar los recursos de la universidad para aprender más, supongo. para el quinto punto, ¿qué quiere decir exactamente con 'diseño'? en cuanto al último punto, sé que el propósito de la resistencia del diodo es hacer que la carga de la capacitancia de la puerta se descargue más rápido, creando así un retraso de tiempo para que ambos MOSFET no funcionen juntos, pero realmente no sé lo que son los rangos
¿El uso de un regulador de voltaje me ayudará a resolver el problema de distribución de energía? por ejemplo el LM7805.
Tapas de derivación (plural) entre +15 y Gnd, una a la derecha en el desagüe de Q1, una a la derecha junto al controlador de la puerta. 15 V para la unidad está bien según la hoja de datos, siempre que su lógica baja sea lo suficientemente baja, consulte las condiciones de funcionamiento recomendadas en la parte inferior de la página 5 y la sección de entrada lógica en la página 6. 10-100R podría estar bien para R11/12 pero con esos mosfets monstruos, optaría por la parte inferior de ese rango, pero para R13 / 14 10k - 100k más o menos parece más apropiado. Los mosfets más apropiados serían quizás 25V y 10A más o menos, lo que casi garantizará que tenga una carga de puerta mucho más pequeña.
¡Las etapas de potencia de clase D realmente NO son de banda base! ¡Son más como transmisores de radio AM! Es poco probable que un 7805 ayude mucho (pero un puñado de 220n MLCC caps y tal vez 1 100uF eleco probablemente lo harían). Por diseño me refiero a cuán físicamente has construido esta cosa. el error muerto en un poco de cobre revestido (que actúa como un plano de tierra), con longitudes mínimas de cable es bueno, mientras que la placa de prueba enchufable es inútil para este tipo de cosas, por ejemplo. Construiría lo que pidió el instructor, en lugar de ir por un agujero de conejo complicado que juzgaría que aún no tiene el conocimiento para lograrlo.
lol, estoy usando una placa de prueba para eso, es un poco complicado, pero el circuito en sí es más pequeño que los proyectos digitales más antiguos en los que he trabajado. En cuanto al amplificador de clase D, sé que no es de banda base, pero como dije, hacerlo será una buena experiencia, el problema es que no creo que pueda detectar esos errores que ha señalado incluso después de graduarse sin intentarlo. , dudo que haya un curso que me diga los detalles que has dicho. Tengo dos condensadores cerámicos de 180 uF que estoy usando como derivación entre Vcc y GND, lo gracioso es el enfoque que he tomado para reducir el ruido de Vcc al principio.
estaba conectando Vcc a un filtro de paso bajo, pero pensándolo de nuevo, filtro de paso bajo = tapas de derivación pero con pérdida de energía, supongo, y antes de que lo olvide, estoy creando un prototipo en un tablero, pero planeo hacer un PCB para después estoy seguro de que todo está bien. ¿Puedo preguntar qué efectos negativos está produciendo High Qg? ¿Es la razón por la que se genera una corriente alta que estaba friendo mi controlador MOSFET? , también por qué se HO & LOredujo significativamente el voltaje cuando conecté el controlador a las puertas MOSFET. ¿También hay un chip MOSFET específico que recomiendes?
También lo siento por hacer demasiadas preguntas, pero generalmente no consigo que alguien me responda en la universidad ya que supongo que muchos profesores allí no tienen experiencia con el diseño de circuitos, así que gracias por su ayuda: D
Descubrí que este MOSFET no parece tan voluminoso y se vende en una tienda local en línea.
Ese es un mosfet de nivel lógico, Vgs (máx.) es bastante bajo a 16 V si está usando un riel de 15 V, y Qg no es mucho más bajo (un poco menos de la mitad de lo que tenía), probablemente usaría algo como un STP16NF06L pero hay muchos otros, Qg alrededor del 10% de ese monstruo que elegiste. Los circuitos de alimentación de protoboard casi nunca funcionan, es mucho más probable que funcionen con un poco de cobre revestido como un plano de tierra. Olvídese de los profesores (en su mayoría personas inútiles para este tipo de cosas), son los técnicos de laboratorio a los que debe buscar el consejo, generalmente conocen la práctica.
No me preocuparía demasiado por no saber cómo hacer esto bien en la graduación, casi nadie lo sabe a menos que haya sido un aficionado durante años antes de ir a la universidad. Eso es lo que te enseña el barba gris en tu primer trabajo, la universidad es para la teoría y (especialmente) muchas matemáticas duras, las habilidades de diseño reales se basan en lo que aprendes en la universidad (y muy rara vez implican calcular CUALQUIER COSA a tres sig. fig.) . Alto Qg significa muchas pérdidas de conmutación y conmutación lenta (y puede explicar sus bajos voltajes de accionamiento de compuerta).
Muchas gracias, eres el mejor. Entonces, ¿los MOSFET en sí mismos fueron lo que causó que mi controlador se quemara? porque todavía tengo miedo de quemar otro porque obtenerlos llevaría una gran cantidad de tiempo. En cuanto al prototipado, yo lo haría en placa de cobre como me sugeriste, muchas gracias de nuevo por tu gran ayuda.
Reitero los comentarios ya realizados sobre el diseño y el desacoplamiento. Las entradas lógicas de 15 V están dentro de los límites del dispositivo, por lo que no debería haberlo frito. Una cosa a tener en cuenta es que protege al conductor de excursiones más allá de los rieles de suministro en sus salidas, incluso por períodos cortos de tiempo. Ver calificaciones máximas absolutas. Esto puede conducir a un comportamiento totalmente impredecible. Una buena manera de protegerlo es conectar diodos Schottky (quizás de clasificación 1A) en reversa desde cada salida del controlador al suministro local, es decir, lado bajo COM y VDD, lado alto VS y VB. Los voltajes negativos pueden provenir de alta di/dt + inductancia de cable
Supongo que se ha asegurado de que las señales PWM no se superpongan en el tiempo. Si lo hacen, obtienes conducción cruzada con picos de corriente cortos y rápidos. Quizás encuentre un controlador que impida la conducción cruzada. Con respecto a Qg alto, la importancia es que el controlador tiene que disipar la energía almacenada en la capacitancia de la puerta MOSFET. En su circuito, algunos irán en el diodo pero la mayoría en el controlador. La potencia es carga de puerta x frecuencia x Vg x 2. Podría estar bien, pero compruébelo. Unos pocos ohmios en serie con el diodo pueden ayudar. Por otro lado, 50 ohmios en serie con la puerta reducirán el tiempo de encendido (aunque no debería freír el controlador).
@SteveHubbard ¡Hola, gracias!. La cuestión es que la fuente de alimentación solo puede suministrar 1A y el controlador puede tomar alrededor de 4.5 -5 amperios, creo. Tal vez tengas razón sobre el poder, porque tengo una frecuencia de 125Khz, por lo que podría ser lo que frió al controlador. Hmmm, ¿por qué necesitaría un par de ohmios en serie con el diodo? ¿No es su propósito acortar un poco la puerta para que se descargue lo más rápido posible? De hecho, mis señales PWM se superponen durante 5 a 10 ns, pero pensé que la resistencia con un diodo paralelo resolvería este problema. Intentaré encontrar un MOSFET con un Qg más bajo y un lugar de 10 ohmios en lugar de 50 ohmios.
Si usa una pequeña resistencia en serie con el diodo, parte de la disipación del controlador se transfiere a la resistencia. Sí, R11, R12 podrían ayudar con la superposición, pero podría haber mejores formas de manejar esto. Aunque su PSU es solo 1A, el controlador será capaz de entregar mucho más que esto durante los breves períodos requeridos, desde C4 (lado alto) y la tapa de desacoplamiento en Vdd... si estuviera allí. No te olvides de los Schottky también.
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