¿Por qué solo falla un canal de mi diseño de controlador de motor de puente H dual?

No veo ningún condensador de derivación cerca de sus FET de conmutación. Los fallos en la línea de 48 V podrían estar dañando sus FET. Necesita condensadores de montaje en superficie de 100 nF muy cerca de los FET y tal vez algo más grande cerca. Debe mantener la inductancia de cableado al mínimo en sus condensadores de derivación debido a los bordes rápidos (no use térmicas en las almohadillas del condensador de derivación).
Sus transistores están colocados correctamente para que pueda tener un condensador de derivación que vaya desde la fuente del transistor del lado bajo hasta el drenaje del transistor del lado alto con una inductancia de cableado mínima.

Q9 necesita una resistencia entre la puerta y la fuente, tal vez de 47k a 100k, para garantizar el apagado.
Q11 necesita una resistencia en serie de 12 V a la puerta para aplastar cualquier transitorio en el riel de 12 V.
C10 debe estar al otro lado del zener.

Dado que afirma que su circuito muere sin carga, tiene problemas de conducción cruzada, que es una forma segura de matar los FET. Si tiene conducción cruzada, debe agregar tiempo muerto a su señal PWM.
Una vez que solucione los problemas de conducción cruzada, comience con un voltaje más bajo para su suministro de 48 V, tal vez 5 voltios, para que no explote las cosas.
Supervise la corriente en la línea eléctrica que alimenta los FET con un osciloscopio. Si tiene acceso a una sonda amperimétrica AC+DC de alto ancho de banda, utilícela.
Si las cosas funcionan bien a 5 V, aumente el voltaje en pasos asegurándose de que todo se vea bien en cada paso.

Estas son algunas de mis observaciones. Una de las primeras cosas que noté es que el diseño de la PCB no es simétrico, así que busqué diferencias entre los dos canales.

Las huellas del grupo de cuatro en la capa inferior (Fig. 1) parecen ser de mala calidad y muy juntas, posiblemente con un cortocircuito. ¿Es este realmente el caso o solo un artefacto de representación de mapa de bits? ¿Es la "señal X" lo mismo que ALO2? Está utilizando el sufijo "2" para las señales de control, por ejemplo, ALO2, pero el sufijo "1" para el motor, es decir, M1A y M1B. ¿Es esto correcto?

Figura 1: diseño de circuito anotado - capa inferior - plano de tierra que también actúa como área de superficie de disipación de calor.

¿La distribución de 48 V está interfiriendo con los rastros de señal cerca del canal 1? Parece cruzar las señales de control del Canal 1, encerradas en un círculo en la Fig. 2.

Figura 2: diseño de circuito anotado: distribución de 48 V a cada canal resaltado.

Parece que una corriente alta ha pasado a través de la traza y la vía, dañando el chip en el punto X, encerrado en un círculo en la Fig. 1 y la Fig. 3.

Figura 3: pin 11 anotado del MIC4606-2 que muestra signos de ruptura de la carcasa.

En su pregunta actualizada, proporcionó seguimientos de alcance para Q3 y Q8 que están en el Canal 2. Tengo entendido que el Canal 2 está bien, mientras que Q1 y Q6 están en el Canal 1, que es poco fiable. ¿Podría aclarar a qué transistores y canales se refiere, especialmente con respecto a los sufijos de señal y motor?

El esquema que ha proporcionado no coincide con las fotos de los PCB, por ejemplo, ¿en qué canal están C4 y C8? Quizás esto haya causado cierta confusión entre usted y su colaborador remoto con respecto a la ubicación de los diodos Zener. ¿Su colaborador remoto obtuvo las trazas del alcance con un esquema diferente al que está utilizando? ¿Cómo se ven todas las señales de control cuando el módulo está encendido?

Al diseñar el control del motor, también debe haber un circuito de detección de corriente y detección/protección OC (sobrecorriente).

Los transistores se montan en un área de huella mínima sin vías térmicas, etc., por lo que debe reducir considerablemente la capacidad actual de los MOSFET a aproximadamente. 1A para dicha colocación.

El problema principal, como sospecho, es que maneja sus motores con FWD completo y BKW completo, lo cual está mal. Es posible que nunca conduzca al 100% del ciclo de trabajo, ya que tiene una fuente de alimentación de arranque para los MOSFET de lado alto.

EDITAR:

Tiene resistencias de compuerta para MOSFET de lado alto de 22 ohmios, pero ninguna para lado bajo. No busqué detalles para el controlador de puerta especificado, pero creo que las resistencias de puerta deberían ser las mismas.

EDITAR 2:

Además del área de huella pequeña y el caso de que en lugar de verter todo el plano, ha "aislado" las huellas y conectado pequeños rastros al plano. también existe el problema de no tener ninguna capacitancia de bus que almacene la energía, por lo que esto es realmente incorrecto.

Pero también hay otros hechos:

• baja frecuencia PWM 200Hz-1kHz
• el patrón de cambio no se conoce, ¿cómo maneja el frenado regenerativo?

La frecuencia PWM será al menos Fuente :

Dónde$\tau=L/R$

De su descripción no está claro cómo se cambia el transistor del lado bajo. Para la fuente de alimentación de arranque, se necesita que el transistor del lado bajo se encienda cada período de PWM para cargar el suministro del controlador del lado superior. Pero aquí viene la trampa:

Si la frecuencia de PWM es baja, entonces la corriente a través del devanado del motor es discontinua. Enciende el transistor superior y apaga el inferior, durante la duración del pulso de encendido, luego apaga el transistor superior y debe encender el transistor inferior para el arranque. En el primer momento, la corriente recirculará a través de los dos transistores inferiores, pero luego la corriente cambiará de dirección y el motor comenzará a romperse. Esta energía de ruptura se convertirá en calor: resistencia de devanado + resistencia Rdson de MOSFET. Probablemente desperdicie la energía de la batería y la convierta en calor debido a la baja frecuencia de conmutación de PWM.

Para una operación de elevación de un motor de CC, la variante más adecuada sería un modo de cuatro cuadrantes: 4Q. Para un correcto funcionamiento se debe contar con un banco de capacitores para almacenar la energía regenerativa que a su vez cargará la batería.

La velocidad del motor es casi proporcional al voltaje aplicado, lo que significa que el puente H tiene que imitar la fuente de voltaje ideal:

• si el voltaje de la fuente es más alto que el voltaje del motor, tenemos el modo de motor. La corriente fluye de la fuente al motor.
• si el voltaje de la fuente es más bajo, entonces tenemos un modo de generador. La corriente fluye del generador a la fuente.

Para transformar su puente H en esta operación, los 4 MOSFET deben cambiar en cada ciclo PWM:

• el interruptor superior izquierdo y el interruptor inferior izquierdo son interruptores complementarios, si uno está ENCENDIDO, el otro está APAGADO

• el derecho superior e inferior son interruptores complementarios y funcionan de manera opuesta al medio puente izquierdo

• Si se necesita el 0V, entonces la relación del ciclo de trabajo es del 50 % para los cuatro interruptores.

• En la dirección FWD completa, la parte superior derecha cambia al 95 %, la parte inferior derecha cambia al 5 %, la parte superior izquierda cambia al 5 % y la parte inferior izquierda cambia al 95 %.

• En dirección BKW completa...

Con tal secuencia y con una frecuencia PWM de conmutación lo suficientemente alta, el convertidor y el motor entrarán automáticamente en un modo de motorización o generador. Debe aumentar para limitar la corriente del motor, pero también disminuir para descargar la energía en el banco de capacitores; esa es la forma en que evita que la energía de inercia se convierta en calor puro, en lugar de en energía eléctrica.

Ejemplo:

• en el arranque, ambos transistores superiores están apagados y ambos transistores inferiores están encendidos
• en el comando FWD, las piernas izquierda y derecha comienzan a cambiar al 50/50%
• la relación PWM está aumentando
• después de que desaparece el comando FWD, la relación PWM se reduce gradualmente hasta que alcanza el 50/50 %
• apague ambos transistores superiores y encienda ambos transistores inferiores