Conjunto de transistores TPL7407LA dañado (*actualizado con imágenes de prueba de osciloscopio*)

Entradas: BRAKE-IN, TURN-IN, REVERSE-IN, PARK-IN Salidas: BRAKE-PARK-LED-GND, TURN-ON, REVERSE-LED-GND, BRAKE-PARK-LED-GND

Aplicación Hemos elegido el TPL7407LA de Texas Instruments para controlar grupos de LED para una solución de iluminación automotriz. Las entradas del TPL7407LA están conectadas a señales de entrada de +12 V CC para activar las salidas del TPL7407LA para que se enciendan. Estas salidas absorben corriente de agrupaciones de LED automotrices a través del TPL7407LA.

ENTRADAS

BRAKE-IN Señal de +12 VCC del interruptor de freno mecánico del vehículo

ENTRADA Señal de +12 V CC del interruptor de luces intermitentes electrónicas del vehículo O interruptor de peligro térmico (dependiendo de cuál esté habilitado)

REVERSE-IN Señal de +12 V CC del interruptor mecánico de marcha atrás del vehículo

PARK-IN Señal de +12 V CC del interruptor mecánico de los faros del vehículo

GND Tierra del vehículo

COM Conectado a carril de 9V. El riel de 9V también proporciona energía a los grupos de LED.

SALIDAS

BRAKE-PARK-LED-GND (O1/O2) Tierra común del LED de la agrupación de LED de la luz de freno

ENCENDIDO Conectado al pin del microcontrolador. Resistencia pullup al riel de 5V instalado para evitar que flote. El riel de 5V también está conectado al pin de la fuente de alimentación del microcontrolador. REVERSE-LED-GND Tierra común del LED de la agrupación de LED de la luz de marcha atrás

BRAKE-PARK-LED-GND (O6) Tierra común del LED de la agrupación de LED de la luz de freno. Resistencia en línea utilizada para disipar energía y, en última instancia, reducir el brillo de la agrupación de LED.

Aplicación Hemos elegido el TPL7407LA de Texas Instruments para controlar los LED para una solución de iluminación automotriz. Las entradas del TPL7407LA están conectadas a señales de entrada de +12 V CC para activar las salidas del TPL7407LA para que se enciendan. Estas salidas absorben corriente de agrupaciones de LED automotrices a través del TPL7407LA.

Problema Al aplicar energía al TPL7407LA en el banco de pruebas, las entradas y salidas del TPL7407LA funcionan tal como se esperaba. La energía del banco de pruebas es suministrada por una fuente de alimentación ajustable genérica establecida en 12,5 V CC en este escenario. El TPL7407LA consume un máximo de aproximadamente 1,0 A en total cuando todas las entradas del TPL7407LA se activan con las entradas de +12 V CC proporcionadas.

Al instalar nuestro producto en un vehículo, las pruebas se realizan en su mayoría como se esperaba, excepto en el escenario en el que más de una de las entradas de +12 VCC en el TPL7407LA se vuelve alta. El vehículo proporciona los activadores de entrada de alimentación conmutada de +12 V CC a través de interruptores mecánicos del vehículo OEM (interruptor de botón pulsador de luz de freno, intermitente electrónico de señal de giro, intermitente térmico de peligro, etc.).

Notamos que cuando se activan múltiples transistores (típicamente desde las entradas de señal de +12 VCC de freno y giro), luego de que se desactivan las líneas, en la próxima activación de las líneas, todas las salidas se activan sin importar qué transistor singular esté activado. . Creo que este es un síntoma de una matriz de transistores dañada y no estamos seguros de por qué ocurre esta condición.

Desde entonces, hemos pedido un equivalente ULQ2003AQDRQ1 de grado automotriz para ver si esta pieza es más resistente que la TPL7407LA para esta aplicación, pero todavía nos resulta muy extraño por qué esta matriz de transistores se dañaría en este tipo de entorno.

Hoja de datos TPL7407LA: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpl7407la.pdf

Actualizar

Pudimos comprar y hacer uso de un osciloscopio y estos fueron nuestros hallazgos:

TURN-IN Activo (intermitente electrónico), sin diodo en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente electrónico), sin diodo en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente térmico), sin diodo en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente térmico), sin diodo en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente electrónico), diodo agregado en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente electrónico), diodo agregado en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente térmico), diodo agregado en la entrada

TURN-IN Activo (intermitente térmico), diodo agregado en la entrada

TURN-IN activo (intermitente térmico), BRAKE-IN activo, diodo agregado en la entrada

TURN-IN activo (intermitente térmico), BRAKE-IN activo, diodo agregado en la entrada

PARK activo (interruptor de faro), diodo agregado en la entrada

PARK activo (interruptor de faro), diodo agregado en la entrada

Entonces, veo 9 V en tu diagrama y veo 12 V en tu texto. ¿Qué pasa con los diodos de protección y la conducción a través de ellos? ¿Tiene tales diodos? Si es así, ¿es posible que el comportamiento se deba a ellos? (Solo una pregunta aleatoria sin buscar la hoja de datos ya que me siento un poco perezoso, en este momento).
@jonk Ver foto actualizada - Originalmente subí la foto incorrecta.
Todavía estoy pensando en las mismas preguntas. Por supuesto, ahora también veo 5 V a través de una resistencia. Con todos estos rieles, estoy imaginando aún más preguntas.
¿Por qué solo una de las salidas LED tiene una resistencia limitadora? ¿Por qué uno tiene un pullup de 7.5k (a +5 de todas las cosas)? Si eso no es un LED (que requiere mucha corriente), ¿por qué ha duplicado esa línea y no el canal REVERSO?
Los vehículos proporcionan +12v de la batería, nuestros reguladores lo reducen a 9V para los LED y 5v para el microcontrolador. No tenemos diodos de protección asociados a este dispositivo. Solo una de las salidas de LED tiene una resistencia en esa línea porque necesitamos disipar energía para reducir el brillo de los LED cuando la entrada PARK-IN está activa (esta es la misma agrupación de LED que activa BRAKE-IN). Las líneas duplicadas son LED para requisitos de corriente más altos.
Hay varias advertencias sobre la conexión de voltaje COM en la hoja de datos. En mi opinión, debe tener esto vinculado al suministro de Vbatt (12.5V) y no a su 9V regulado hacia abajo. Puede ser que esté limitando el RDS (encendido) del dispositivo y dañándolo.
La salida TURN-ON está conectada a un pin del microcontrolador. La resistencia de 7.5k está conectada a 5v para subir el pin para que no flote cuando la salida del transistor esté apagada. No es necesario duplicar esta conexión, pero no estoy seguro de que eso esté causando ningún problema.
El voltaje de suministro para los LED es el mismo 9v que está conectado a la matriz de transistores. ¿Podría tener un voltaje más alto en la compuerta MOSFET que la salida MOSFET causar problemas? ¿Quizás esto es lo que estás describiendo con tu comentario Rds_on?
@JackCreasey Pensé en tu comentario durante el fin de semana. La fuente regulada de +9V es la fuente de alimentación para los LED, que es el mismo nodo conectado al pin COM de la matriz de transistores. El único problema potencial que puedo ver es el hecho de que la señal de +12V en la entrada del transistor es un voltaje más alto que el de +9V en el pin COM. ¿Esto causaría un problema? Parece que no puedo encontrar nada en la hoja de datos que confirme que lo haría.
Actualización: he agregado imágenes de osciloscopio de las entradas y resultados transitorios. Estamos viendo algunos problemas serios de voltaje inverso sin un diodo en serie y picos de voltaje en líneas que no deberían estar activadas.

Respuestas (2)

A diferencia de los transistores bipolares, las etapas de entrada del mosfet son de alta impedancia, lo que suele ser una ventaja, pero a veces también conlleva desventajas. En entornos ruidosos como las aplicaciones automotrices, a menudo hay transitorios energéticos acoplados en líneas, y cuanto mayor es la impedancia que termina la línea, más voltaje produce la energía de un transitorio.

Lo que se necesita es un medio para disipar ráfagas cortas de energía, y los diodos de sujeción son excelentes para el trabajo. Los diodos son bastante robustos y es difícil dañar uno en cortos espacios de tiempo.

Le sugiero que intente sujetar cada una de sus entradas con al menos un diodo, cátodo a entrada y ánodo a tierra. Eso limitará la excursión de voltaje negativo a una caída de diodo bajo tierra y permitirá que la energía de cualquier transitorio se disipe en el diodo.

Como descubrió, tratar de usar un diodo para bloquear un transitorio lo presenta con una alta impedancia que causa picos de alto voltaje hasta que el transitorio encuentra una manera de disipar su energía.

Si quiere estar completamente seguro, también puede usar otro diodo, ánodo a la entrada y cátodo a un riel positivo para sujetar las excursiones positivas de las entradas a una caída de diodo por encima de ese riel, aunque la hoja de datos TPL7407 indica que tiene sobretensión. protección en sus entradas. En cualquier caso, por lo general es mejor permitir que los picos se disipen en componentes robustos y baratos como diodos, en lugar de dentro de un circuito integrado.

Entiendo que agregar componentes adicionales anula parcialmente el uso de un IC para su controlador de lado bajo, pero algunos diodos en los lugares correctos pueden ahorrarle mucho dolor.

Sospecho que su problema es uno de diseño. Si la tierra del chip rebota por debajo de la tierra de la MCU, puede superar fácilmente el voltaje de entrada máximo absoluto de -300 mV. Eso puede causar un bloqueo con sus corrientes relativamente grandes.

Sugiero resistencias en serie en cada entrada en el rango de 1K.

Puede estar un poco cerca de la corriente total máxima, con las 7 salidas activadas y un Ta de 70 ° C relativamente modesto, está limitado a un poco más de 150 mA por salida en el paquete PW, pero no creo que eso sea lo que está sucediendo en sus pruebas de banco.

Gracias por la sugerencia. Todavía no hemos probado esto, pero pudimos obtener el osciloscopio en las entradas de la matriz de transistores y descubrimos que el voltaje inverso hacia arriba de -44 VCC en una de las líneas definitivamente está causando el daño a la matriz. Desde entonces, hemos agregado diodos 1N4001 en serie en esas entradas para resolver esto, pero aún supera el voltaje de ruptura del diodo y, en última instancia, reduce el pico de voltaje inverso a aproximadamente -6 VCC. Agregaré las imágenes antes mencionadas una vez que descubra cómo hacerlo en este hilo.
Conjunto de transistores TPL7407LA dañado (*actualizado con imágenes de prueba de osciloscopio*)
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