Controlador de motor N-MOSFET protección total

Leí mucho sobre la protección MOSFET y construí este esquema.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Estaba pensando que gate y DS están lo suficientemente protegidos, pero la experiencia demostró que estaba equivocado. Hice 3 PCB y todo volado. El motor durante el trabajo continuo toma 20 A, pero estoy seguro de que la sobrecorriente o la pérdida de energía no fueron la razón por la que se quemó el MOSFET.

1. ¿Por qué no funciona?

Ahora sé que D2 debería estar entre R2 y SW1, pero ¿qué más podría causar daños?

2. ¿Cómo puedo hacerlo posible sin fallas?

He visto un esquema en el que entre el drenaje y la compuerta se agregó un diodo TVS bidireccional, pero ¿es una mejor solución que el diodo TVS unidireccional entre la fuente y el drenaje?

¿Qué MOSFET estás usando? ¿Cuál es el Vgs máximo?
Vgs = 20V, Vds = 30V, Id = 100A
¡Agregue un diodo flyback a través de su motor!
No puedo agregar el diodo flyback porque las condiciones del proyecto no permiten conectar el cátodo del diodo flyback a VCC. La única forma de hacerlo es conectar el diodo flyback entre R1 y SW1, así que estoy buscando otras soluciones.
Por lo que ha mostrado, no hay ninguna razón por la que no pueda colocar un diodo flyback en el motor, lo que me lleva a pensar que no ha explicado lo suficiente el problema para obtener buenas respuestas. Cuando el MOSFET se apaga, la corriente que fluye a través del motor continuará fluyendo y romperá el MOSFET a menos que proporcione una ruta de retorno que mantenga Vds < 30 V.
Es mi error. Olvidé mencionar sobre eso. esquema _ Aquí hay otra solución, según tengo entendido, cuando es transitorio en el drenaje, TVS está conduciendo y Vgs está aumentando, encendiendo MOSFET, por lo que la corriente tiene un camino de retorno.
Es extraño que no pueda colocar un diodo en el motor. ¿Se rompe el mosfet durante el encendido, el funcionamiento o el apagado? Si se apaga, debe poder sujetar el Ipk ^ 2 * L / 2 completo como energía de avalancha en su mosfet o TVS.
Es difícil decir cuándo se rompió, pero creo que mientras se enciende. Así que debo comprobar qué solución es mejor, gracias por la ayuda.

Respuestas (2)

Primero, la inductancia de su motor con 1 uH es totalmente irreal... Un valor más realista estaría en el rango de milihenry.

En segundo lugar, creo que su problema es que tiene una condición de sobretensión en el voltaje de drenaje a fuente. Su puerta parece estar bien protegida con un diodo TVS y una resistencia de 100 ohmios en serie con la puerta. Sin embargo, necesita un diodo de recuperación rápida en todo el motor. Cuando el transistor se apague (o se convierta en circuito abierto como otros prefieren decir), la corriente atrapada en la inductancia del motor debe poder fluir a alguna parte y aquí es donde entra en juego el diodo de recuperación rápida. En su rango de voltaje, un diodo schottky sería perfecto para colocarlo en antiparalelo con el motor.

Si no hace esto, la alta inductancia en su motor causará una gran condición de sobrevoltaje que puede sonar muy por encima de su voltaje máximo de drenaje a fuente (30 V en su caso). Puede pensar que un diodo TVS podría desviar la sobretensión pero, para hacerlo, debe conducir una gran cantidad de corriente para la que no está hecho el diodo TVS. Esta es la razón por la que un diodo shottky o un diodo de recuperación rápida son mucho más adecuados para su aplicación.

¡Espero que esta respuesta resuelva tu problema!

¡Gracias por su respuesta! Sí, era un valor aleatorio de la inductancia del motor. Encontré la segunda solución: TVS entre la puerta y el desagüe. ¿Funcionará en esta situación?
No creo que reemplazar (o aumentar) D1 con un diodo de recuperación rápida ayude: la dirección es incorrecta para conducir la corriente positiva cuando el mosfet se apaga. Necesita un diodo en el motor mismo o un diodo de estilo de ruptura inversa en D1, ya sea un TVS o un diodo zener normal.
@Evan oups... ¡sí, tienes toda la razón! ¡El diodo de recuperación rápida debe estar en antiparalelo a través del motor como dijiste! Editaré mi publicación...
@Piotr No creo que un diodo TVS a través del drenaje y la compuerta ayude... Nunca vi un diodo TVS conectado allí y, en teoría, no puedo encontrar una razón por la que esto ayudaría... ¡lo siento!
@A.Baril Cuando el voltaje en el drenaje es demasiado alto, TVS está conduciendo, por lo que MOSFET se enciende y la corriente del transitorio fluye a tierra a través del transistor. En el comentario superior es el esquema.

Considere la inductancia en SOURCE, dado que se están cambiando 20 amperios. Suponga que la inductancia es de 20 nanoHenry (alrededor de 1 pulgada de cable). Suponga que los 20 amperios cambian en 20 nanosegundos. ¿Lo que sucede? V = L * dI/dt

Delta_V_Source = 20nH * 20amp/20nS = 20 voltios

Su FET no está apagado. Hasta que se complete ese transitorio.

También la inductancia, más Cgate, pueden resonar. Instale 100 ohmios, con el cuerpo de la resistencia justo contra el pin Gate. (retén de puerta R).

Además, ¿a qué distancia está la fuente de alimentación? ¿Un metro? 1uH de alambre. Coloque 0,1 UF justo entre la parte superior del motor y el PLANO GND. Propósito: minimizar el área del bucle y, por lo tanto, minimizar la energía almacenada en el campo magnético.

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