Error del controlador Mosfet IRS2007 cuando se ejecuta con mosfet IRFB3607

Estoy diseñando un controlador de motor BLDC y tengo algunos problemas con el uso de un IRS2007 junto con IRFB3607.

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Para una fase, el lado alto y el lado bajo dan formas de onda limpias siempre que V_Pow esté desconectado. Tiempo de subida - 300 ns; Tiempo de caída-100 ns; A tiempo - 312us; Período- 416us;

Una vez que se conecta V_pow, la señal de entrada al lado bajo del controlador mosfet se filtra al lado alto y activa la puerta del mosfet del lado alto. La puerta del mosfet del lado bajo está apagada.

Esto crea un cortocircuito alto a alto en 2 fases del motor y el motor se detiene inmediatamente. Esto sucedió por primera vez después de correr durante aproximadamente 1 minuto. Desde entonces, el motor no funciona cuando es alimentado por 3 fases.

El motor es un motor de 48V 900W accionado a 12V, sin carga (1A).

Si es impulsado por las otras dos fases, el motor funciona.

------------------------Fin del número actual---------------------------- -------

Fondo:--------------------------

Probé esta configuración varias veces, al principio usé un dúo BJT (PNP_NPN) complementario para aumentar la corriente bombeada a la puerta del MOSFET

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En este caso, el controlador funcionaría correctamente cuando V_POW no estuviera conectado, pero fallaría después de que V_POW estuviera conectado a 12 voltios.

Cada vez, con 3 fases y V_pow desconectados, los pulsos de la puerta estarían en orden. Una vez que se conectó V_pow, una fase fallaría aleatoriamente antes de que se completara 1 ciclo.

Después de eso, las 2 fases restantes alimentarían felizmente el motor hasta que se reemplazara el controlador Mosfet defectuoso y luego nuevamente dentro de 1 ciclo, 1 fase fallaría aleatoriamente.

En la configuración anterior, en caso de falla del controlador mosfet, los pines HO y LO se cortocircuitarían con pines de V_Boost y V_in respectivamente. Supuse que era una falla interna del MOSFET debido a una sobrecorriente.

Hasta ahora he destrozado a 17 conductores tratando de averiguar qué pasó. No sé qué estoy haciendo mal, los mosfets de potencia no parecen fallar. La corriente máxima a través del circuito de alimentación es apenas de 1 a 2 amperios.

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Las imágenes del osciloscopio se convierten en una presentación de PowerPoint que se puede descargar desde https://drive.google.com/open?id=1nlpuCNPgn9C2LMH-RJehQwbQ5_Q2hv2O

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¿Sabes qué son los condensadores de desacoplamiento? O tiempo muerto? ¿O diodos flyback?
Los diodos Flyback están integrados en los mosfets (lo comprobé). El tiempo muerto de 500 ns está integrado en el controlador mosfet. Los condensadores de 1nF están destinados a acortar los pulsos de HF a tierra. Creo que eso es lo que quieres decir con condensadores de desacoplamiento.
No, C7/C8 no es de lo que estoy hablando Busque condensadores de desacoplamiento. ¿Sabe que el lado LO debe encenderse periódicamente para actualizarse al límite de arranque, por lo que no puede funcionar al 100 % del ciclo de trabajo? ¿O una frecuencia demasiado baja en un ciclo de trabajo demasiado alto?
También examinaría su entre VS-LO y entre VB-HO y vería si está recibiendo algún zumbido o picos. Sospecho que C7/C8 no te están haciendo ningún bien. Son significativos en relación con la capacitancia de la fuente de la puerta. Míralo también en tu primer circuito. No estaba claro en tu publicación cuál estabas usando.
Edité un poco la pregunta para que sea más comprensible. Creo que esto ayudará. También me había perdido algunas tapas más en el esquema de alguna manera ... Las agregué ahora. Subiré las formas de onda en unas pocas horas una vez que llegue a la oficina. En la condición de apagado, todas las ondas están limpias, pero cuando se enciende, no permanece encendido el tiempo suficiente para probar nada.
"Esto sucedió por primera vez después de funcionar durante aproximadamente 1 minuto. Desde entonces, el motor no funciona cuando está alimentado por 3 fases". Esto sugiere que algo en esa fase explotó. Debe probarlo con una fuente de alimentación de corriente limitada y un motor pequeño de baja corriente (por ejemplo, motor de unidad de CDROM, motor de 'drone' de bajo Kv). Su diseño de PCB no se ve bien. ¿Todavía lo estás usando? Si es así, tal vez debería diseñar uno nuevo sin las partes no utilizadas y con una mejor distribución del suelo.
@BruceAbbott ¿Puede explicar un poco más sobre lo que está mal con el diseño de PCB? Falla: el controlador de motor monofásico tiene una señal del lado bajo filtrada al lado alto. Me gustaría saber por qué. No hay daño a Mosfet.
La pista desde el pin 4 del controlador hasta el suelo es bastante larga y estrecha. Debe estar lo más cerca posible de la fuente FET de lado bajo. El PCB no coincide con su último circuito y no nos ha mostrado cómo lo modificó, por lo que no sé qué más podría estar mal. ¿Puedes mostrarnos una foto de eso? No estoy seguro de lo que quiere decir con 'fugas', pero el FET tiene una capacitancia significativa que transferirá parte de la señal de la puerta al drenaje. Esto es normal. ¿Quizás podría mostrarnos algunas formas de onda? Que numero de parte son los diodos?
Edité el esquema original para hacerlo más compacto y más fácil de leer en el foro. El esquema original se carga en la pregunta. Entiendo la distancia COM y Source. Tendré que agregar una vía para arreglar esto.
1 nF en la salida. ¿Cómo? Me parece un desacoplamiento insuficiente combinado con un diseño desafiante, no tan malo pero tampoco bueno. De todos modos, necesita oscilogramas de cada pin en su controlador de puerta para saberlo.
Tendrá que descargar las formas de onda del osciloscopio desde el enlace de la pregunta. Demasiadas fotos para subir aquí. 1nF está diseñado como una derivación de ruido de alta frecuencia a la fuente. Hay condensadores de desacoplamiento para la línea V_in.... ¿Por qué agregaría un condensador de desacoplamiento en la puerta y aumentaría el tiempo de conmutación?

Respuestas (2)

Lo más probable es que esté sobrecargando el controlador de la puerta con la corriente de la puerta en el momento del apagado. Intente quitar los diodos D_RX_GATES y vuelva a intentarlo. Si eso ayuda, haga un rediseño con una resistencia de apagado en serie con el diodo.

Al encender el transistor, la corriente de puerta está limitada por V/R_G, al apagar, la corriente de puerta está limitada por V/R_diodo, donde R_diodo es la resistencia equivalente del diodo (muy baja, por eso necesita una resistencia adicional ). Eso está bastante bien cubierto en cualquier nota de aplicación básica con respecto al diseño del controlador de puerta, por ejemplo: AN2015-06 de Infineon, observe la fig. 8.

AN2015-06 de Infineon

El problema es que funciona correctamente cuando V_pow no está conectado. Entonces, hay algo en los transitorios que está estropeando el controlador mosfet.
Cuando V_pow no está conectado, no tiene una descarga a través de la capacitancia Miller y el diodo D_RX_GATE
¡GUAU! Por fin un nuevo punto de vista. Gracias y déjame investigarlo... Con respecto al diodo de puerta, la corriente de encendido del controlador es de 260 mA y la corriente de apagado es de 600 mA. Recuerdo haber leído que tener una resistencia con un diodo en paralelo asegura que el apagado sea más rápido que el encendido. ¿Puede explicar un poco más por qué el diodo puede ser un problema? ................. También puede echar un vistazo a las formas de onda?
Edité mi respuesta para responder eso.

Problema resuelto. Necesitaba agregar una capacitancia entre V_pow y Ground en cada una de las 3 fases.

Como estaba trabajando principalmente con corrientes bajas, no había agregado un capacitor de entrada ni considerado la longitud del cable desde la batería hasta las placas. Supuestamente debido a la inductancia del cable, cuando el mosfet del lado alto se apagó, hubo un pico de voltaje corto y agudo en la línea V_pow.

Es por eso que el motor funcionaría con 2 fases ya que solo había 2 acciones de conmutación de transporte de corriente por ciclo. Cuando se activaron 3 fases, especulé que un mosfet se encendería durante el pico V_pow y tal vez dañaría el controlador de puerta debido a dV/dt o algo así.

Esto es lo que estaba a punto de responder;) Para su motor de 20 A, necesita suficientes tapas de cerámica y una buena cantidad de tapas electrolíticas de bajo ESR para tomar esa corriente de ondulación y garantizar que V_pow tenga baja inductancia para evitar picos de voltaje. Tenga en cuenta que si el motor está girando y reduce el valor de PWM, el motor actuará como un freno y un generador, lo que devolverá energía a la fuente de alimentación. Esto está bien con las baterías, pero puede ser un problema con el suministro eléctrico.
Tapones Cerámicos y Tapones Electrolíticos Low ESR ¿dónde? ¿Necesito agregar más? Soy consciente de la regeneración... pero ¿se regenera un motor si el ciclo de trabajo se reduce del 80 % al 10 %? Creo que solo se ralentizará debido a la carga.
Si el PWM se ralentiza más rápido que la rotación del motor, entonces el motor actuará como un generador... La función de desacoplar las tapas en el riel de voltaje de la fuente de alimentación no es absorber la energía generada por el motor durante el frenado (las tapas no serán suficientes para eso), sino para proporcionar una fuente de alimentación local de baja inductancia cuyo voltaje no suba ni baje cuando los FET se enciendan o apaguen y causen una gran corriente di/dt. Si "L" es la inductancia de su fuente de alimentación y di/dt es su velocidad de conmutación actual, recuerde que e=L*di/dt será la altura del pico de voltaje...
Error del controlador Mosfet IRS2007 cuando se ejecuta con mosfet IRFB3607
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