MOSFET en h-bridge se calienta en carga inactiva

Estoy tratando de construir un controlador de puente H barato para operar con un voltaje de entrada de 12-24. Usé un regulador de 12 V como controlador de voltaje Vgs separado, también para aumentar la corriente de carga y conecté dos MOSFET entre sí y separé la señal de la puerta, por lo que consiste en un tipo MOSFET 4 P y 4 N. Utilicé el circuito de activación NAND Schmitt con Habilitación, Dirección y control PWM según la siguiente imagen, pero cuando fabriqué la placa y la conecté a una fuente de alimentación de 12 V y un motor de CC de 12 V, bajo una frecuencia PWM baja (450 Hz) que es hecha por Arduino uno y sin carga en el eje del motor, se puso inesperadamente muy CALIENTE . Mi circuito de disparadores NAND Schmitt parece no tener problemas de diseño y pensé en un circuito de accionamiento de compuerta pull-push para P-MOS con velocidad de conmutación mejorada. No se donde debo buscar este problema. Los siguientes son los datos MOSFET

  • SSD20P03 P-MOSFET: 24 A, -30 V, RDS (ENCENDIDO) 59 mΩ
  • VGS 20
  • Carga total de puerta 6.4nc
  • Carga de fuente de puerta 1.9nc
  • Carga de drenaje de compuerta 2.5nc
  • Capacitancia de entrada 520pf
  • Capacidad de salida 13pf
  • Capacitancia de transferencia inversa 70pf
  • Tiempo de retardo de encendido 10ns
  • Tiempo de subida 2.8ns
  • Tiempo de retardo de apagado 53ns
  • Tiempo de caída 46ns
  • SUB45N03 N-MOSFET: 45 A, 30 V, RDS (ENCENDIDO) 13 mΩ
  • VGS 20
  • Carga total de puerta 40nc
  • Carga de fuente de puerta 7.5nc
  • Carga de drenaje de compuerta 8nc
  • Capacitancia de entrada 2000pf
  • Capacidad de salida 370pf
  • Capacidad de transferencia inversa 180pf
  • Tiempo de retardo de encendido 11-20ns
  • Tiempo de subida 9-20ns
  • Tiempo de retardo de apagado 38-70ns
  • Tiempo de caída 11-20ns

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Medir algunas formas de onda
porque las puertas de sus pfets se están jalando a 12v pero están referenciadas a 24v?
@PlasmaHH lamentablemente no tengo ninguna herramienta de laboratorio o conocimiento para probar mi placa, solo soy un entusiasta de Arduino sin experiencia en ingeniería eléctrica
@Taniwha, ¿puedes ser más específico? porque pensé que 12V aislado sería suficiente para encender al máximo cualquier mosfet
los pfets se encienden cuando el voltaje en su puerta es menor que el voltaje en su drenaje; están apagados cuando son casi iguales; en su caso, los transistores que manejan el lado alto no superan los 12v, por lo que los pfets siempre lo harán estar en
tal vez la forma de pensarlo es que el problema no es encender los pFets (ambos están siempre encendidos), sino apagarlos, para hacer eso, debe tirar de sus puertas a 24v
Hay algo extraño en tu esquema. Le faltan puntos de conexión en muchos lugares. Por ejemplo, ¿está seguro de que hay una conexión entre los +24 V y los drenajes PFET?
Lamento ser yo quien le informe, pero su tasa de éxito al depurar esto sin un osciloscopio es muy baja. Y lo que dijo @dim, no hay puntos de conexión, por lo que su esquema es una conjetura. ¿Cuánto es 450f? 450 Hz?
@dim subo mi esquema en el siguiente enlace
@winny Edito mi pregunta para autorización y cargo el archivo esquemático como referencia
@Hamid, debe actualizar su publicación original en lugar de proporcionar el esquema actualizado a través de un enlace.
@Hamidsk Debes aprender cómo funcionan mejor los puentes completos. Tienes muchos defectos de diseño conceptual. Tienes mucho que aprender. Desplazadores de nivel, control de tiempo muerto o sumidero PWM a la bomba de carga de impulso de la compuerta de origen utilizando todo el tipo N. Cuando comprenda, defina todas las especificaciones primero antes de diseñar. por ejemplo, tiempo de subida frente a carga reactiva, control de tiempo muerto, eficiencia, etc.
@TonyEErocketscientist Conozco el principio básico del controlador del puente h y algunos cálculos preliminares de MOSFET antes de hacer mi PCB, también este esquema se basa en alguna referencia esquemática general, creo que debo cometer un error al elegir el componente correcto para el controlador P-MOS
Si diseña, necesita mucho más que un director "básico", ¿ya ha probado mi respuesta? Esto es una curita, y no hay garantía de encendido, si Vgs (Pch) está sobrecargado)
Actualice la imagen en su publicación en lugar de publicar un enlace.

Respuestas (2)

OK, quiero darle algunos puntos que veo directamente en su diseño para ser problemático:

  1. La generación de señales de avance y retroceso está desactivada. Hay algún error de lógica allí si miras de cerca. Si pone ENABLE=1 y PWM=1, la salida de IC1E conduce a un cortocircuito entre la tensión de alimentación lógica y GND. Esto eventualmente reducirá el VCC a unos pocos voltios. (podría ser incluso el origen de su primer problema). ¿Tu arduino no se calienta también?
  2. ¿Cuál es la fuente de alimentación de IC1? 5V? A sus FET más bajos les gustará un voltaje de puerta de 10 V mejor que solo 5 V.
  3. Incluso si coloca resistencias pequeñas en las puertas inferiores, el IC1B/C debe generar esta corriente. Mirar la hoja de datos revela rápidamente que estos chips solo pueden manejar unos pocos mA. No podrá cambiar sus FET inferiores rápidamente.
  4. Las bases de Q57 y Q58 solo tienen conexión al diodo zener. Ver también otra respuesta del científico de cohetes Tony EE.

Considerándolo todo, me gustaría aconsejarle que, en su lugar, use un chip de controlador MOSFET dedicado. Los más simples son, por ejemplo, los chips IR2103. Tienen la mayor parte de su funcionalidad a bordo y necesita un puñado de componentes. Creo que esto también es más adecuado debido a la falta de osciloscopio y otros equipos de medición.

Acepto que los circuitos integrados Cmos Logic no tienen fuente de alimentación. El 10106 tiene una corriente de salida que es demasiado baja para cargar y descargar rápidamente la capacitancia de puerta de los Mosfets de canal N.

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Solo un pequeño cambio arriba para el sesgo de Pch.

Luego verifique los resultados del tiempo muerto con cargas reactivas para el margen de disparo.

gracias @TonyEErocketscientist, eliminé 12v y conecté todas las partes superiores con una línea de +24v (verifique mi esquema actualizado), sin embargo, no entiendo por qué conecta la línea GND a la línea de alimentación (+24v)
Eso es un límite de ESR bajo (s) 1% del total de RdsOn +DCR, justo en los controladores para bucles de corriente pequeños en transitorios.
@Hamidsk: esa no es una conexión a tierra, es un condensador. Lo quiere allí para manejar los transitorios de carga cuando el circuito cambia.
gracias @TonyEErocketscientist por la aclaración, pero aún así entiendo por qué agregó 2k de resistencia adicional. honestamente, este boceto proviene de la última pregunta publicada aquí y respondida por Olin-lathrop: este enlace de pregunta
Eso es un cambiador de nivel V/2 a Vcc. ya que hiciste Vcc = 12 ~ 24V, una corriente Zener limitada está bien
@TonyEErocketscientist, ¿esta gran resistencia (2K) tiene algún efecto sobre el tiempo de encendido/apagado de ese Mosfet relacionado?
El seguidor de emisor reduce 2k/hfe a la salida, así que no mucho
Veo problemas con el disparo directo, donde los MOSFET superior e inferior están activados al mismo tiempo. Los umbrales de conmutación de los MOSFET están separados por varios voltios. Uno debe estar completamente apagado antes de que el otro se encienda.
@Gill quizás, pero depende de la latencia BJT también depende de Rg Ciss. 1N4148 aumentará alrededor de 1 ohmio para un apagado rápido mientras que Rg=10 ohmios para un encendido más lento para crear un tiempo muerto diferencial (Rg-1)Ciss=T ignorando otras influencias. Entonces, Rg podría aumentarse a 20 ohmios más o menos y usar PN2222A o mejor para una respuesta más rápida
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