การขับโหลดที่มีอุปนัยสูงจะทำลายไดรเวอร์ mosfet

พื้นหลัง

ฉันพยายามที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูง (> 200KV) โดยใช้ระบบจุดระเบิด คำถามนี้เกี่ยวกับขั้นตอนเดียวของระบบนี้ซึ่งเราพยายามสร้างบางแห่งประมาณ 40-50KV

เดิมทีฟังก์ชั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นใช้ในการขับเคลื่อน MOSFET โดยตรง แต่เวลาเปิด - ปิดค่อนข้างช้า (RC curve พร้อมฟังก์ชั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ถัดไปคนขับรถโทเท็มโพลเทมโพลที่ดีถูกสร้างขึ้นซึ่งทำงานได้ดี แต่ก็ยังมีปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับเวลาตก (เวลาที่เพิ่มขึ้นนั้นยอดเยี่ยมมาก) ดังนั้นเราจึงตัดสินใจซื้อไดรเวอร์เกตMCP1402 จำนวนมาก

นี่คือแผนผัง (C1 คือฝาครอบแยกสำหรับ MCP1402 และตั้งอยู่ใกล้กับ MCP1402):

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

จุดประสงค์ของทรานซิสเตอร์ที่จุดเริ่มต้นคือเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าลบที่ออกมาจากเครื่องกำเนิดฟังก์ชั่นของเรา (ยากต่อการกำหนดค่าและง่ายต่อการขันขึ้น) จากการเข้าถึง MCP1402 ช่วงฤดูใบไม้ร่วงที่เราถูกส่งไปยัง MCP1402 นั้นค่อนข้างยาว (1-2uS) เนื่องจากการจัดการที่หยาบนี้ แต่ดูเหมือนว่าจะมีฮิสเทรีซีสภายในหรือบางสิ่งบางอย่างที่ป้องกันไม่ให้เกิดปัญหา หากไม่มีและฉันกำลังทำลายคนขับรถจริงแจ้งให้ฉันทราบ แผ่นข้อมูลไม่มีพารามิเตอร์เวลาเพิ่มขึ้น / ตก

นี่คือรูปแบบทางกายภาพ:

ลวดสีน้ำเงินไปที่คอยล์จุดระเบิดและลวดสีดำจะไปที่แถบกราวด์บนโต๊ะ TO92 อันดับสูงสุดคือ PNP และ TO92 ด้านล่างคือ NPN TO220 เป็น MOSFET

การทดลอง

ปัญหาที่เพิ่งเกิดขึ้นจากการออกแบบนี้เป็นการรวมกันของเสียงกริ่งบนเส้นประตูและเวลาสวิทช์ที่ช้า เราได้ทำลาย MOSFETs และโทเท็มขั้ว BJT มากกว่าที่ฉันจำได้

MCP1402 ดูเหมือนจะแก้ไขปัญหาบางอย่างแล้ว: ไม่มีเสียงเรียกเข้าเวลาตกเร็ว มันดูสมบูรณ์แบบ นี่คือประตูเกทที่ไม่มีคอยล์จุดระเบิด (วัดที่ด้านล่างของพินเกทของ MOSFET ที่เสียบสายสีเขียวและสีขาวด้านบน):

ฉันคิดว่ามันดูดีมากและฉันก็เสียบปลั๊กคอยล์จุดระเบิด ที่พ่นขยะนี้ออกมา:

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ฉันเห็นขยะนี้ที่ประตูเกท แต่มันเป็นครั้งแรกที่ฉันได้ภาพที่ดี แรงดันไฟฟ้าชั่วครู่นั้นมีค่าเกิน Vgs สูงสุดของ IRF840

คำถาม

หลังจากจับรูปคลื่นด้านบนแล้วฉันก็ปิดทุกอย่างลงอย่างรวดเร็ว คอยล์จุดระเบิดไม่ได้ทำให้เกิดประกายไฟใด ๆ บอกฉันว่า MOSFET กำลังปิดยากในเวลาที่เหมาะสม ความคิดของฉันคือประตูถูกกระตุ้นด้วยตนเองจากเสียงเรียกเข้าและตัดขัดขวาง di / dt ของเรา

MOSFET นั้นอบอุ่นอย่างไม่น่าเชื่อ แต่หลังจากระบายความร้อนเล็กน้อยมันก็ตรวจสอบด้วยมัลติมิเตอร์ (ความต้านทานสูงระหว่างแหล่งที่มาของประตู & ประตูระบายน้ำความต้านทานต่ำระหว่างท่อระบายน้ำแหล่งที่มาหลังจากประตู charnging ความต้านทานสูงระหว่างท่อระบายน้ำออกจากประตูปล่อย) . อย่างไรก็ตามคนขับไม่ได้คิดค่าโดยสารเท่าไหร่ ฉันลบ MOSFET และติดหมวกที่เอาท์พุท คนขับไม่ได้สลับอีกต่อไปและเพิ่งร้อนขึ้นดังนั้นฉันเชื่อว่ามันจะถูกทำลาย

$2\Omega$

1. มีอะไรในโลกที่ทำลายคนขับ? ความคิดของฉันคือประตูชั่วคราวขนาดใหญ่พบว่าพวกเขากลับมาที่ประตูและเกินกระแสย้อนกลับสูงสุด 500mA

2. ฉันจะระงับเสียงกริ่งนี้และรักษาความสะอาดได้อย่างไรเมื่อขับโหลดอุปนัย ความยาวประตูของฉันประมาณ 5 ซม ฉันมีเฟอร์ไรต์ให้เลือกมากมายที่ฉันสามารถใช้ได้ แต่ฉันไม่ต้องการที่จะระเบิดคนขับเกตคนอื่นจนกว่าจะมีคนอธิบายได้ว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ทำไมมันไม่เกิดขึ้นจนกว่าฉันจะเชื่อมต่อกับโหลดที่มีความเหนี่ยวนำสูง?

3. ไม่มีไดโอดกลับด้านบนคอยล์จุดระเบิดหลัก นี่เป็นการตัดสินใจที่มีสติเพื่อหลีกเลี่ยงการ จำกัด แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของเรา แต่อาจเข้าใจผิด การ จำกัด แรงดันไฟฟ้าหลักที่ฝาครอบไดโอดจะทำให้แรงดันไฟฟ้าที่สองเพิ่มขึ้นหรือไม่? ถ้าไม่ฉันยินดีวางไว้เหนือมันเพื่อหลีกเลี่ยงความต้องการ MOSFET 1200V ที่แพงกว่า เราได้วัดค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งระบายน้ำที่จุดสูงสุดที่ประมาณ 350V (ความละเอียดประมาณ ~ 100nS) แต่นั่นคือด้วยตัวขับเกตที่ช้ากว่าดังนั้นจึงมี di / dt น้อยลง

4. เรามี 1200GB IGBT ที่สามารถใช้ได้ (พวกมันแค่นั่งอยู่ที่นี่บนโต๊ะของฉัน) สิ่งเหล่านี้จะมีปัญหามากเท่ากับ MOSFET หรือเปล่าที่ขับโหลดชนิดนี้ ดูเหมือนว่า Fairchild แนะนำให้ใช้สิ่งเหล่านี้

แก้ไข:

ฉันเพิ่งทำการจำลอง LTSpice ในการวางไดโอดลงบนตัวหลักเพื่อป้องกัน MOSFET ของฉัน ปรากฎว่ามันเอาชนะวัตถุประสงค์ของวงจร นี่คือแรงดันไฟฟ้าสำรองที่จำลองก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) วางไดโอดข้ามปฐมภูมิ:

ดังนั้นฉันไม่สามารถใช้ไดโอดป้องกันดูเหมือนว่า

คาร์พศักดิ์สิทธิ์! คุณกำลังพยายามที่จะเปลี่ยน 10 ของ nsec บนเขียงหั่นขนม slessless? และคุณไม่มี flyback diode บนหม้อแปลงของคุณ?

หากคุณกำลังจะทำสิ่งนี้คุณต้องเรียนรู้ที่จะเคารพการเปลี่ยนอย่างรวดเร็วและปรสิตแบบอุปนัย ไปที่ระนาบกราวด์และสร้างเส้นทางการสลับทั้งหมดของคุณให้สั้นที่สุด นอกจากนี้ใส่หมวก 100 ยูเอฟ (แทนทาลัมให้เลือก) ใน MCP1402 ของคุณเพื่อให้ไดโอดฟลายแบคไดรฟ์เพื่อขับรถนอกเหนือจากแบตเตอรี่ที่ยาว

คุณเห็นการกระแทกปกติของรูปคลื่นที่ไม่มีการโหลดหรือไม่ พวกเขาเป็นสัญญาณ ~ 40 MHz และไม่ได้เป็นสัญญาณที่ดี

การรวมกันของความสามารถในการถ่ายโอนข้อมูลย้อนกลับของ IRF840 (120pF), dv / dt ของแรงดันไฟฟ้าของท่อระบายน้ำและไดรเวอร์ที่ค่อนข้างอ่อนแอ (MCP1402) คือการคาดเดาที่ดีที่สุดของฉัน

เริ่มอ่านแผ่นข้อมูลบนไดรเวอร์ - มันบอกว่าในหน้า 3 ว่า "การป้องกัน latch-up ที่ทนต่อกระแสย้อนกลับ" โดยทั่วไปแล้วจะมากกว่า 0.5 แอมป์ - ซึ่งเป็นสัญญาณว่าทำไมอุปกรณ์นั้นถึงล้มเหลว

ถัดไปคือ Q = CV หรือ, dq / dt = I = C dv / dt

ฉันคิดว่ากระแสผ่าน 120pF ที่มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ใน dv / dt บนท่อระบายน้ำเป็นมากกว่าที่คนขับสามารถรับมือได้ ก่อนที่ภาพขอบเขตจะไม่ดีทั้งหมดฉันเห็นสิ่งที่ต้องการเปลี่ยน 10V ในประมาณ 20ns ดังนั้น:

I = 120pF x 10V / 20ns - นั่นคือ 60mA แต่นั่นเป็นเพียงแรงดันไฟฟ้าที่เห็นที่ประตู - มันอาจใหญ่กว่าสิบหรือร้อยเท่าบนท่อระบายน้ำและดังนั้นกระแสอาจ 600mA ถึง 6A บังคับให้ผ่านตัวเก็บประจุกาฝากกลับ เข้าไปในชิปไดรเวอร์

นี่คือความสงสัยของฉันต่อไป ฉันจะใช้คนขับที่มีความสามารถสิบแอมป์หรืออย่างน้อยก็หาแอมที่สามารถรับมือกับกระแสย้อนกลับได้ถึงสิบแอมป์

ฉันเชื่อว่าแอนดี้กำลังทำบางสิ่งด้วยความจุของประตูระบายน้ำ

แต่ยัง: วัดสิ่งที่ทำกับอุปทาน 12V นั่นจะเป็นเส้นทางทางเลือกสำหรับ spikes ผ่านทางคนขับเกต ขณะนี้คุณกำลังแสดงตัวเก็บประจุ 0.1uF เดียวเป็นตัวแยกส่วนและฉันสงสัยว่ามันไม่เพียงพอ คุณอาจต้อง decoupling ในช่วงความถี่กว้างตั้งแต่ 10nF ถึง 100 uF หรือมากกว่านั้นและหากยังไม่เพียงพอให้พิจารณาเปิดประทุนขับเกตและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญจากตัวกรอง LC และการแยกส่วนในพื้นที่ของพวกเขาเอง

เพียงวาง 220..470nF MKP คาปาซิเตอร์ขนานกับหม้อแปลงเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เกิดจากขดลวดเหนี่ยวนำ ตอนนี้กระแสไฟฟ้าขัดจังหวะจะไปที่ตัวเก็บประจุแทนการทำลาย FET

สิ่งนี้สร้างขึ้นในทีวี CRT ทั้งหมดและตรวจสอบระยะส่งออกแนวนอน