Fallo MOSFET de potencia muy intermitente

Estoy trabajando en una falla de motor muy irregular (no soy el diseñador). Tenemos una armadura enrollada que se activa mediante MOSFET de potencia. Estos son impulsados ​​por un controlador FET tipo tótem FET. Por lo tanto, cuando el controlador está apagado, la puerta del FET de potencia está flotando. Si lo se. Mala elección de diseño. Solo estoy limpiando el desorden.

Hay un triac y un circuito de accionamiento controlado por una salida micro en el lado del estator del motor. Cuando conecta el motor, la línea de transmisión está flotando ya que el puerto micro está triestablecido hasta que se completa el arranque. Dado que esta línea de puerto entra en una compuerta AND y flota, terminas con alrededor de 5 ciclos de CA de suficiente amplitud para disparar la compuerta y este el triac. Esto genera entre 3 y 5 medios ciclos de la línea en el estator, con picos de hasta 100 A según la impedancia de la fuente. Sí. Otro error de diseño: debería haberse derribado.

Problema: esto no sucede a menudo, ni falla el MOSFET de potencia. De cientos de motores, tres fallaron con FET de potencia en cortocircuito de drenaje y puerta a fuente. Pregunta: estoy tratando de decidir si esta serie de picos de corriente (que inducen voltaje en la armadura, y la relación de vueltas es 1: 1) es un posible sospechoso, dado el circuito MOSFET de potencia mal diseñado. Los MOSFET están justo al otro lado del devanado del inducido. Cuando el motor falla, no falla durante el funcionamiento. Parece fallar tan pronto como lo conecta. Mi evidencia es circunstancial: hasta ahora no he podido forzar una falla. Pero el aumento masivo en el complemento, la rareza de la falla y la dificultad de duplicarlo parecen apuntar a esto. Si voy por el camino equivocado, necesito saber y saber por qué. Esto parece que puede dañar el FET, pero yo

En este momento estoy ciclando varios motores, usando un PLC para controlarlos. El plan es ciclar hasta fallar, aplicar correcciones de diseño y volver a ejecutar. A menos que tenga un destello de genialidad.

Bienvenido a EE.SE. Con todo, esta es una muy buena primera pregunta. +1 de mi parte.
Además de la pregunta: si estoy buscando una falla que no puedo replicar, y encuentro alguna "maldad" allí que me hace rascarme la cabeza, haría lo que pudiera para solucionar esa maldad incluso si la causa raíz permanece elusivo. Apesta, pero a veces un problema raro y de esquina tiene que solucionarse empíricamente, haciendo mejoras y viendo si la tasa de fallas con el tiempo y la cantidad mejoran.
Esto es solo especulación, pero si tiene un MOSFET con la puerta flotante y aplica un pulso de voltaje al drenaje, la capacitancia de drenaje a puerta podría hacer que el voltaje de puerta a fuente exceda la clasificación del transistor y cree un fracaso permanente.
Para comentar primero: somos una empresa nueva e hipersensible a las fallas de campo. Estoy de acuerdo en que este es un curso de acción sensato: corrija los errores y observe los datos de retorno. Es cuestionable si la gerencia comprará eso, pero vale la pena intentarlo.
Para el segundo comentario, el acoplamiento capacitivo a la puerta también me está asustando un poco. Esa línea debería haberse desconectado por la única razón de la protección ESD, pero también habría protegido contra este modo de falla. Estaba pensando en ese sentido cuando comencé el programa de prueba cíclica. Gracias.
Estoy de acuerdo contigo: una puerta MOSFET que se deja flotando está buscando problemas.
¿Arreglaste esto?
Sí. Saqué las puertas a tierra y también bajé la salida de tres estados del micro. Llega el momento de volver a girar el tablero. Tiene demasiadas tiritas para hacerme feliz. La próxima vez seré un poco más vociferante. Dado que la falla fue tan rara, no creo que nadie esté realmente satisfecho hasta que se lance una buena cantidad de motores parcheados y hayan funcionado durante un tiempo sin fallas.

Respuestas (1)

Las compuertas FET NO DEBEN flotar.
No se puede garantizar nada en ese estado.

La capacitancia de Miller felizmente acoplará grandes señales de excitación a la compuerta de transitorios de drenaje. Una puerta impulsada por encima de su valor Vgsmax a menudo perforará el óxido de la puerta y puede resultar cualquier combinación de cortocircuitos duros entre GDS. He visto DS cortos con G abierta, GS cortos con D abierta, GDS cortos y tal vez GD cortos con S abierta, pero no estoy 100% seguro de eso.

Para CUALQUIER FET de potencia con una carga inductiva, agrego un zener GS montado lo más cerca posible del FET, con una clasificación de voltaje superior a Vgs_drive_max y cómodamente por debajo de VGS_abs_max. Esto transforma los circuitos que fallan en minutos u horas en circuitos que nunca fallan.

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