Hallo, ich habe mir eine kleine Endstufe in Halbbrückenkonfiguration für etwa 400 V gebaut, die eine kapazitive Last ansteuert. Leider darf ich euch den Schaltplan nicht schicken. Ich verwende SiC-Mosfets von Wolfspeed des Typs C3M0060065J. Der Treiber ist ein FAN7191. Sporadisch nach vielen Zyklen gehen die Mosfets und auch der Treiber kaputt. Der Ausgang des Highside-Treibers ist danach kurzgeschlossen. Am Oszilloskop hat man gesehen, dass der Highside-Mosfet beim ersten oder zweiten PWM-Takt der Ladekurve nicht mehr ausschalten wollte. Sobald dann zum Entladen der Lowside-Mosfet vom Programm eingeschalten wird, gehen natürlich beide Mosfets kaputt. Angesteuert werden die Mosfets zum Einschalten mit 12 Ohm, zum Abschalten mit 20 Ohm. Ich habe 2 Theorien und wollt euch fragen, was ihr davon haltet? 1. Theorie Kann es sein, dass der Strom über die Drain-Source-Kapazität aufgrund der steigenden Temperatur das Gate genug auflädt, damit er von alleine durchsteuert und dazu noch auf unzulässig hohe Spannung, die dann den Ausgang vom Treiber ebenfalls kaputt macht? Dummerweise habe ich keine wirkliche Vorspannung auf dem Gate, ich teile die Spannung vom DC-DC-Wandler R12P22005D mithilfe einer Z-Diode und eines dazu parallelen Kondensators auf. 2. Theorie Die Ausgangsspannung des Wandlers R12P22005D kann auch bis zu 22 Volt betragen, je nach Last. Ich habe Schutzdioden parallel zu den Pulldown-Widerständen verbaut, die schon ab 19 bis 20 Volt leitend werden können. Wenn diese Dioden leitend werden, dann fließt ja jedesmal ein Strom, der den Treiber stärker als üblich belastet. Was haltet ihr davon? Glaubt ihr, dass zusätzliche Kondensatoren zwischen Gate-Source helfen könnten? Grüße Rudolf
Weder 1 noch 2. Aber das ist ohne Schaltplan geraten. Wie wird der Aufladestrom begrenzt ?
Rudolf schrieb: > Ich habe Schutzdioden parallel zu den > Pulldown-Widerständen verbaut, die schon ab 19 bis 20 Volt leitend > werden können. Das ist schon zuviel für den Mosfet.
MaWin schrieb: > Wie wird der Aufladestrom begrenzt ? Ich begrenze den Aufladestrom mithilfe eines berechneten LC-Filters und der Pulsdauer. Sven S. schrieb: > Das ist schon zuviel für den Mosfet. Da muss ich dir recht geben. Mir hat mal jemand der bei einer Firma arbeitet die solche SiC-Mosfets herstellen gesagt, dass kurzzeitig selbst 35 V die Teile nicht kaputt machen. Der Baustein R12P22005D ist jetzt durch einen R12P15003D ersetzt. Dieser macht maximal 17,5 Volt. MaWin schrieb: > Weder 1 noch 2. Habt ihr noch weitere Ideen?
Rudolf schrieb: > Ich habe Schutzdioden parallel zu den > Pulldown-Widerständen verbaut, die schon ab 19 bis 20 Volt leitend > werden können. Meinst du damit, dass dein FAN7191 22V auf eine Schutzdiode treibt, die bei 19-20V leitet? So dass in jedem PWM-Zyklus der Bootstrap-Kondensator schlagartig auf die Durchlassspannung der Schutzdiode entladen wird? Und das bei einem FET, dessen absolute maximum rating für die Gate-Source-Spannung - je nach Betriebsbedigungen - bei 15V bis 19V liegt? An dem Ende würde ich zuerst ansetzen (also kein Spannungswandler, der bis 22V gehen kann, sondern einer der sicher unter 15V bleibt). Wenn das nicht hilft, liegt der Fehler irgendwo in den Schaltungsteilen, die du nicht vorstellen darfst.
Rudolf schrieb: > Der Ausgang des Highside-Treibers ist danach kurzgeschlossen. Wogegen ist der kurzgeschlossen?
Achim S. schrieb: > Meinst du damit, dass dein FAN7191 22V auf eine Schutzdiode treibt, die > bei 19-20V leitet? So dass in jedem PWM-Zyklus der Bootstrap-Kondensator > schlagartig auf die Durchlassspannung der Schutzdiode entladen wird? Und > das bei einem FET, dessen absolute maximum rating für die > Gate-Source-Spannung - je nach Betriebsbedigungen - bei 15V bis 19V > liegt? Eine richtige Bootstrapschaltung habe ich ja nicht, da isolierter Spannungswandler, aber genau die Pufferkondensatoren meine ich. Was mich aber stutzig macht ist, dass der Strom ja durch 12 Ohm pro Transistor, 2 parallel immernoch deutlich unter den maximal zulässigen 4 Ampere liegt. Den 22 Volt Wandler habe ich jetzt durch den Klassiker R12P15003D ersetzt. Lothar M. schrieb: > Wogegen ist der kurzgeschlossen? Der positive Ausgang ist mit dem Pin für das springende Bezugspotential kurzgeschlossen. Im Datenblatt heißen die beiden HO und VS, also genau da wo der Spannungswandler dazwischen sitzt oder normalerweise der Bootstrapkondensator.
Rudolf schrieb: > Eine richtige Bootstrapschaltung habe ich ja nicht, da isolierter > Spannungswandler, In so einem Spannungswandler ist ein Entstörkondensator, der Primär- und Sekundärseite HF-mäßig verbindet. Der sehr steile Spannungsanstieg beim Einschalten des Mosfet verursacht einen Stromspike, der über den Treiber und den Entstörkondensator zur Systemmasse fließt. Möglicherweise ist der tödlich. Ist Dein PWM-Takt wirklich so langsam, daß eine normale Bootstrapschaltung nicht sinnvoll ist?
Rudolf schrieb: > Eine richtige Bootstrapschaltung habe ich ja nicht, da isolierter > Spannungswandler, aber genau die Pufferkondensatoren meine ich. Und wir sollten erraten, dass der DCDC nur die Highside versorgt und nicht das VDD des Treibers liefert? Du merkst schon selbst, wie viele Missverständnisse und unnötige Sackgassen sich ergeben, wenn man die Fehlersuche betreiben soll ohne den tatsächlichen Schaltplan zu kennen und ohne die Messungen des Ausfalls selbst zu sehen. Deswegen von mir nur noch folgende prinzipielle Anmerkungen - konkrete Hinweise erst nach weiterer Info zu Schaltung: Ein Treiber mit 17,5V kann immer noch zu viel für die U_GS sein. Je nach Layout können sich am FET noch zusätzliche Spannungsspitzen ergeben, die sein Gate zerstören. Deshalb wähle eine Versorgung, die sicher unter 15V bleibt. Das "berechnete LC zur Strombegrenzung" kann möglicherweise falsch berechnet sein. Es kann auch sein, dass es richtig berechnet wurde, dann aber ungeeignete Bauteile ausgewählt wurden (bei deinen im genutzen Frequenzbereich Parasitics zu stark wirken. Oder die Spule geht in Sättigung und verliert ihre begrenzende Wirkung). Die Ansteuerung der Schaltung kann falsch oder unzuverlässig sein und so den FET immer weiter degradieren lassen, bis er dann später in einem "unauffälligen PWM-Zyklus" ganz den Geist aufgibt. Das Layout kann ungeschickt ausgeführt sein, so dass sich Spannungsspitzen an Stellen ergeben, wo sie nicht gewünscht sind und zu Schäden führen können. Rudolf schrieb: > Den 22 Volt Wandler habe ich jetzt durch den Klassiker R12P15003D > ersetzt. Zumindest mein Google kennt "diesen Klassiker" unter dieser Bezeichnung nicht. Vielleicht hast du hier was gewählt, dessen Streukapazität ("Entstörkapa") gegen Masse so groß ist, dass schon deren PWM-Umladeströme deine Schaltung in Probleme bringen. (Ich sehe grade dass Sven den selben Gedanken hatte)
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