Warum stirbt mein MosFet

[Mandi Nice]

Hallo

Ich habe eine Motorelektronik für BLDC entwickelt.
Es ist nun schon öfters vorgekommen, dass ein MosFet stirbt.

Ich denke es passiert wenn jemand den Motor oft schnell hintereinander ein/ausschaltet (nachlauf wegen Trägheit)
oder wenn jemand das angetriebene Teil händisch dreht.

Kann es ein, dass der Motor wenn er händisch gedreht wird so viel Strom induziert, dass ein MosFet stirbt ?

Woran kann ein MosFet sterben ?
Überlast / Temperatur hoch ... Kann nicht sein - wird gerade mal 40°C warm
Überstrom ... Kann nicht sein, der MosFet hält 140A aus. es fliessen gerade max. 20A
Spannung UGs zu hoch ... sollte nicht vorkommen, da der Treiber IC die Spannung erzeugt.
Rückstrom über internen PN-Übergang .... Rückstrom vom Motor ???

Wie kann ich feststellen, messen woran der MosFet gestorben ist.

Könnt Ihr mir einen Tip geben ?

Danke Euch.

beste Grüße
Mandi

[vohopri]

Kann es sein, dass du Freilaufdioden benötigst und nicht vorgesehen hast?
Die parasitätäre Diode sieht zwar aus wie eine, ist aber oft zu langsam!

Mach mal seriöse Fehlersuche:

poste kompletten Schaltplan und Oszi Bilder von Spannungen (auch Ugs) und Strömen in allen möglichen Betriebszuständen.

Fehlersuche heisst, die eigenen Annahmen zu überprüfen, und sie NICHT MEHR als die gegebene Wahrheit voraus zu setzen.

[Peter(TOO)]

Hallo Mandi,

Kann es ein, dass der Motor wenn er händisch gedreht wird so viel Strom induziert, dass ein MosFet stirbt ?

Strom nicht, aber Spannung!
Der Motor wird zum Generator.

Das selbe Problem hast du auch, wenn du dem Motor einfach die Spannung wegnimmst. Der dreht dann noch eine weile weiter und spielt dabei Generator, bis er die mechanisch gespeicherte Energie abgegeben hat..

Etwas vereinfacht:
Du steckst mechanische Leistung in den Motor, wenn du diesen von Hand drehst.
Diese Leistung will nun über die Anschlüsse raus:
P = U*I
Wenn nun deine Schaltung sehr hochohmig ist, muss U fast unendlich werden, damit das entstprechende P erreicht wird ....
Tja, da schlägt dann der stärkste FET durch!

Woran kann ein MosFet sterben ?
Überlast / Temperatur hoch ... Kann nicht sein - wird gerade mal 40°C warm
Überstrom ... Kann nicht sein, der MosFet hält 140A aus. es fliessen gerade max. 20A
Spannung UGs zu hoch ... sollte nicht vorkommen, da der Treiber IC die Spannung erzeugt.
Rückstrom über internen PN-Übergang .... Rückstrom vom Motor ???

Du vergisst Überspannung!

Und wie auch schon geschrieben wurde:
Deine Schaltung funktioniert erwiesenermassen nicht richtig.
Also muss irgend ein Fehler in deinen Überlegungen sein.
Daraus folgt, dass du ALLE deine Überlegungen in Zweifel ziehen musst um den Grund zu finden

Wie kann ich feststellen, messen woran der MosFet gestorben ist.

Du kannst mal die Widerstände zwischen allen 3 Anschlüssen messen, da hast du 6 Möglichkeiten.
Bei einer zu hohen Spannung zwischen G und D oder S schlägt die Gate-Isolation durch. Es kann dabei aber zu lustigen Effekten kommen, indem dabei auch noch neue Dioden entstehen. Du kannst da also z.B. zwischen G und D bei der einen Polarität eine saftigen Kurzschluss haben und in die andere Richtung schein alles OK zu sein, Auch kann die G-S Strecke noch intakt sein.


Stell bitte mal das Schema ein, aber bitte nicht so ein Bildchen vom Steckbrettaufbau, sondern einen richtigen Schaltplan!

MfG Peter(TOO)

[Klebwax]

Hier ein Spruch, den ich mir gemerkt habe:

FETs sterben durch Überspannung, Überstrom lötet sie nur aus.

Stimmt zwar nicht immer, ist aber viel wahres dran. Ich hab schon Fehler gemacht, wo der Strom die Isolierung der (zugegebenermaßen zu dünnen) Kabel weggeschmolzen hat, ohne daß die FETs gestorben sind.

So ein Problem geht eigentlich immer über das Gate. Such mal nach einem Zustand der Schaltung, bei dem die Gatespannung zu hoch werden kann. Und bedenke dabei, daß Spannungsregler meist ihre Ausgangsspannung nur nach unten regeln können. Einer am Ausgang eingespeisten Überspannung können sie nichts entgegensetzen.

MfG Klebwax

[Peter(TOO)]

Hallo Klebwax,

FETs sterben durch Überspannung, Überstrom lötet sie nur aus.

Stimmt zwar nicht immer, ist aber viel wahres dran. Ich hab schon Fehler gemacht, wo der Strom die Isolierung der (zugegebenermaßen zu dünnen) Kabel weggeschmolzen hat, ohne daß die FETs gestorben sind.

Ein FET hat eine gewisse Eigensicherheit. Wird er warm steigt der Widerstand, was dem Strom etwas entgegen wirkt.
Die gilt auch für Effekte auf dem Kristall selbst, der leitet auch nicht überall genau gut.

Beim bipolaren Transistor ist das anders und man kennt deshalb auch den zweiten Durchbruch.
Ist eine Stelle im Kristall etwas wärmer, wird diese Stelle niederohmiger. Dadurch fliesst an diesem Punkt etwas mehr Strom und diese Stelle wird noch wärmer (Hot Spot). Hinzu kommt noch, dass das, durch den Strom erzeugte, Magnetfeld den Querschnitt, in welchem der Strom fliesst, noch weiter einengt...
Das geht dann so weit, dass das Silizium lokal aufgeschmolzen wird!

MfG Peter(TOO)

[Mandi Nice]

Hallo

Hatte leider andersweitig zu tuen - melde mit daher erst heute wieder
Zuerst Danke für Eure Antworten.

Grundsätzlich hat die Schaltung längere Zeit gut funktioniert.
Erst seit der Antrieb mehrfach kurz hintereinander aus und eingeschaltet wird gibt es das Problem.

Eine Messung konnte ich bisher noch nicht machen. Es handelt sich um eine fahrbaren Roboter. Und der Roboter befindet sich zur Zeit ca. 1000km weg.
Ich müsste mir einen Prüfstand dafür bauen.


Es ist einer der sechs MosFet blau angelaufen.
Rds = 0 Ohm Rgs = 50-100 Ohm.
Kann man daran erkennen woran er gestorben ist ?

Ich denke der Motor liefert beim Ausschalte soviel Rückstrom das die interne Diode stirbt.
Bein nächsten Einschalten fliest ein so hoher Strom durch den einen MosFet , dass der MosFet blau anläuft.

Lösung externe Schutzdiode (anti-)parallel zu MosFet .

Eventuell kann die Ugs zu hoch werden durch die Rückspeisung des Motors ?
Ugs = 14V mit Längsregler erzeugt. Laut Datenblatt Ugs Max = 20V
Lösung Z-Diode in Versorgung von der Ugs.


Es muss auf jedenfall was damit zu tuen haben, dass der Motor mehrfach hintereinander aus.- eingeschaltet wird.

Hat da jemand Erfahrung damit ?
Danke Euch.

beste Grüße
Mandi

[Geistesblitz]

Soll das heißen, dass auch dieses Mal keine Freilaufdioden verbaut waren?