[参考译文] UCC28061：功率 MOSFET 有时放大

您好！

MOSFET 通常会由于过热、过流和过热而失效。  您曾提到、该设计已经使用了11年、当您更换  STP25NM60ND FET 时、新的 FET 会损坏。  您可能需要比较您使用的旧 FET 和新 FET 的数据表。  查看了最大值、电流、电压、Rdson、Coss 和栅极电容。  新 FET 出现了一些不同之处、会导致它们发生故障。  会导致它们失败的不同点。

当公司淘汰 FET 时、他们有时会推荐您可以改用的 FET。  您可能希望查看制造商是否建议了合适的替换产品、并尝试他们建议的 FET。

在选择 FET 替代产品时、您通常希望找到具有以下质量的 FET：

- Rdson =或<旧 FET Rdson

- Coss =或<旧 FET Coss

- Ids (typ)和 Ids (max)=或<旧 FET 的 Ids (typ)和 Ids (max)

-Vds (max)  =或>旧 FET 的 Vds (max)

-FET =或<旧 Qg Qg

此致、

迈克

尊敬的 Mike：

感谢您的快速回复。

我已经熟悉 MOSFET 的这些注意事项和规格、如前所述、新型 MOSFET 的规格甚至比原来的更好。

有趣的是、原始 MOSFET 运行良好、但我们仍观察到0.5%的故障率、并且偶尔甚至原始 MOSFET 也会放大。

但是、与之相比、新更换的 MOSFET 的性能似乎更差、我们有更多的故障(5-10%)

大多数故障都是在启动期间发生的、似乎不是由过热或电流过大引起的。 我开始怀疑可能存在导致此问题的潜在设计问题。 因此、我将联系您、寻求帮助并获得专业知识、以确定和解决任何潜在的设计问题。

非常感谢您的见解和帮助。

您好！

这似乎更像是 FET 没有您为设计选择的最后一个 FET 那么稳健的问题。  

您可能需要检查 FET 所承受的最大峰值电流、rms 电流和电压、并评估 FET 的最坏热条件、以查看是否超出最大额定值。  即使原始 FET 没有发生故障、也可能未选择合适的最大额定值。

此致、

尊敬的 Mike：

我不确定您是否仔细阅读了我之前的文本！
正如我在最初的 FET 中提到的、即使有0.5%的故障、该 FET 似乎也很正常(电压 VDS 600V、足够的电流、雪崩能量等)我想知道您不会怀疑该设计？？？

可能会给设计带来固有的问题！

当我们调查故障时、我们发现 UCC28061和 Q2、Q4以及 Q1、Q3受到损坏。

1.您能否查看 GDA, GDB 通行证,看看它们是否正确?

2.扼流极性是否正常？ 它很重要吗？

3.扼流圈信息也附在这里,我怀疑电阻器值 R2、R9是否正确?

您好！

您能告诉我在 CS 引脚上设置的峰值电流限制是什么、FET 的峰值电流限制额定值是多少？

在最坏的情况下、单个 FET 可以看到由 CS 引脚设置的完整电流限值。  这意味着应选择 FET 来处理这一满电流。  我感觉 FET 可能没有选择用于此峰值电流、这可能是它们发生故障的原因。

此致、

您好！

电流检测值为100R、您可以在随附的原理图中看到。

您好！

您能告诉我在 CS 引脚上设置的峰值电流限制是什么、FET 的峰值电流限制额定值是多少？

此致、

您好！

电流检测值为100R、您可以在随附的原理图中看到。



对于 FET、我可以看到在最终产品中、它使用了"onsemi 的类似 FET、即 NTP125N65S3H

您好！

我仔细检查一下原理图。  您圈出的是一个低通滤波器电阻。   R35和 C18组成了低通滤波器。

电流感应电阻器可能不是电流感应电阻器。

您的电流检测电阻实际上为0.025欧姆/3 = 8.33m Ω。  峰值电流限值设置为0.2V/8.33m Ω= 24A。

因此、我认为应该在浪涌期间对 FET 进行保护。

我再次审阅了原理图。  你能告诉我"！" 标记是什么？  并不是在所有组件上都存在。  在设计中可能会出现问题的一点是 D1不存在。  此组件标记有！。  您能否仔细检查以确保他们在设计中使用了这种浪涌二极管。

此致、

尊敬的 Mike：

感谢您的检查、

为 ！ 标记仅供内部使用、您可以忽略它们。

" 这里的浪涌二极管"有什么含义？

二极管 D1肯定存在。

" 这里的浪涌二极管"有什么含义？

您好！

如果不存在浪涌二极管 D1、则浪涌电流可能会流经升压 FET 并损坏它们。

因为它有一个！ 我认为它可能不存在。

存在导致这些 FET 失效的原因。  除了 FET 之外、设计中是否还有其他故障？

如果出现这种情况、可能会向我们指示导致 FET 发生故障的原因。

此致、

尊敬的 Mike：

正如我所说的、大多数情况下 MOSFET 会熔断、但有时我们 也会看到 UCC28061和 Q2、Q4损坏。

您好！

您的查询已收到、正在审核中。

此致、

您好！

当涉及到 Q2、Q4和 UCC28061故障时、很可能是由 Q1和 Q3首先发生故障引起的。  当这些 FET 发生故障时、它们会将高电压通过栅极传递到低电压器件。

我查看了原理图、我想知道由 R35和 C18形成并用于查看 CS 引脚的低通滤波器是否会导致延迟、从而破坏过流保护或使其延迟。  该电阻器和电容器的 RC 时间常数为1us。  在最坏的情况下、这会在 CS 跳闸之前出现5us 延迟。 它甚至可以衰减 CS 信号、并在需要时防止过流跳闸。

我建议将该电容器减小至220pf。  这会将 RC 时间常数减小至22ns 并加快过流检测。

此致、

尊敬的 Mike：

感谢大家的调查、
我将尝试更改电容器、以查看会发生什么情况。  
我认为任何改变都需要证明这一点、但我们怎样才能证明它是否有效、这将非常困难。

是的、我同意。

我们已经检查了这些信号。
我们已经在 MOSFET 的 GS (栅极-源极)上观察到一些非常窄的尖峰、这些尖峰超出了 GS 的限制。
这些尖峰有时为80V、但它们非常窄、而且低于50ns、可能没有足够的能量来破坏 FET。 因此、在这种情况下、我们试图在 G-S 上放置一个双向 TVS 二极管来切断它们、但没有100%成功。  


请查看以下图片：

1.栅极 Q1和 Q3的启动：



2. Q1的源极(蓝色线)和 Q1的栅极(黄色)：



3.拉电流 Q1、栅极 Q1、栅极 Q3：

在图3中、我们尝试使用 一个高于栅极正常开关电压的触发点、我们发现栅极上存在高于该电压的电压。

该图显示了 Q3栅极的清晰峰值、高于通常存在的峰值。

4.我们 将触发点设置为接近最大栅极源极电压、我们可以发现可能对 FET 造成问题的峰值更多。 不过、它们虽然超过了限值、但却是如此之薄(快速)、以至于 FET 未损坏。
尖峰低于10ns

您好！

您是否查看过流经 FET 的电流？  我在您的曲线上没有看到这一点。 我当时在想、您可能会看到有过流流过它们。   

另外值得一提的是、您的电压探头受到带宽限制。  您可能会丢失电压尖峰。

这是最后一个波形。  似乎栅极上有一个较大的负电压。  如果该电压在 UCC28061的驱动引脚上为负电压、则可能会导致器件损坏。  我们通常建议任何引脚上的电压不应降至接地电压以下400mV 以下。  为了保护 UCC28061、您始终可以在驱动引脚的输出上添加肖特基整流器。  请记住、这些引脚需要尽可能靠近 GND 引脚和驱动引脚以 减少布线电感。

此致、