马达控制电路，MOS烧毁

bluefox0919

马达控制电路，MOS烧毁 [复制链接]

 

这是我的马达控制电路，有4组一样电路，分别控制4颗马达。CN1 是接一个12V 3W的有刷马达。
PWM1是正转控制、RPWM1是反转控制。总输入电源是 12V 1A ，降3.3V给MCU使用，马达关闭时候Mos的D大约是12.6V
目前遇到的状况是Q10、MCU、跟AP1117-3.3V IC损坏。想请问一下在什么情况下有可能遇到这情情，如何避免?
如果还欠缺什么数据分析在麻烦告知，谢谢。

Infineon-IPD060N03LG-DS-v02_01-en.pdf (523.72 KB, 下载次数: 6)

2019-5-27 09:29 上传

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MOS

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2019-5-27 09:32 上传

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MOS

maychang

你的 PWM1 和 RPWM1 想必是从3.3V供电的MCU来的。
如果 PWM1 和 RPWM1 同时为高，4支MOS管将同时导通，必定有部分MOS管烧毁。

bluefox0919

maychang 发表于 2019-5-27 10:47
你的 PWM1 和 RPWM1 想必是从3.3V供电的MCU来的。
如果 PWM1 和 RPWM1 同时为高，4支MOS管将同时导通，必 ...

是的，PWM1和RPWM1是从MCU控制没错，那部份是软体进行控制。
我当初设想也是同时正反转导通，导致MOS管烧毁。我也有实际量测过PWM，短时间内并没有同时导通的状况...所以我才想硬体设计是不是有什么没考虑到的地方，或者是MOS规格选错导致MOS管损毁
另外主题没写到，是4组一样电路，分别控制4颗马达

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 10:59
是的，PWM1和RPWM1是从MCU控制没错，那部份是软体进行控制。
我当初设想也是同时正反转导通，导致MOS管 ...

“那部份是软体进行控制”，“我也有实际量测过PWM，短时间内并没有同时导通的状况”

MCU工作中若受到外部强干扰，可能程序出现错误(跑飞)。如果MCU附内部看门狗，有可能迅速恢复正常。但在程序跑飞到看门狗使MCU复位这段时间里面，你的正反转控制电路可能已经烧毁了。
所以，PWM1 和 RPWM1 最好不要由单片机的两个引脚控制，RPWM1可以由 PWM1经一个反相器得到。MCU只要输出一个 PWM 信号即可。

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 10:59
是的，PWM1和RPWM1是从MCU控制没错，那部份是软体进行控制。
我当初设想也是同时正反转导通，导致MOS管 ...

可能你还需要由MCU控制电机停止转动。这可以用MCU一个引脚经一支功率MOS管控制12V电源实现。

以上纯属猜测臆断，仅供参考。

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 10:59
是的，PWM1和RPWM1是从MCU控制没错，那部份是软体进行控制。
我当初设想也是同时正反转导通，导致MOS管 ...

当然，如果用一条引脚控制正转反转，再用一条引脚控制电机转动停止，你的硬件需要修改(增加元器件)，软件也需要修改。

qiushenghua

其实这个问题就是死区时间的问题。死区时间不足，或者死区由软件控制，容易导致全桥一侧上下两个管子同时导通，从而造成烧毁。
一般在做全桥电路的时候，会避免完全由软件来控制死区，哪怕是MCU直接输出2路PWM，也会确保PWM模块自身具备死区控制功能（硬件）。

建议PWM1及其经过反向后的信号控制全桥一端（Q1/Q9），RPWM1及其经反向后的信号控制全桥另一端（Q2/Q10）

qiushenghua

qiushenghua 发表于 2019-5-27 12:07
其实这个问题就是死区时间的问题。死区时间不足，或者死区由软件控制，容易导致全桥一侧上下两个管子同时导 ...

补充：这样做还是要测量死区，确保具备一定的死区时间才行，不然电路依旧会被烧毁。

bluefox0919

qiushenghua 发表于 2019-5-27 12:07
其实这个问题就是死区时间的问题。死区时间不足，或者死区由软件控制，容易导致全桥一侧上下两个管子同时导 ...

死区的定义?指的是电机运转下，切换正反转去重叠到的部分吗?
假设，死区的间隔足够。是否代表目前硬体设计是可行的?

bluefox0919

maychang 发表于 2019-5-27 11:48
当然，如果用一条引脚控制正转反转，再用一条引脚控制电机转动停止，你的硬件需要修改(增加元器件)，软件 ...

改变为同一条引脚控制的话，目前看来需要大范围的变更电路。
如果我先用一个TVS接在下臂MOS的D跟S上，是否有可能在MOS被同时导通的情况下，避免掉损毁MOS的可能?还是会变成TVS损毁?但是TVS主要是过电压才发生作用，是否有类似元件但是过电流才发生作用?

bluefox0919

maychang 发表于 2019-5-27 11:17
“那部份是软体进行控制”，“我也有实际量测过PWM，短时间内并没有同时导通的状况”

MCU工作中若受到 ...

产品是有通过CE跟FCC和3C的认证，外壳也是金属壳。
这样的产品应该有能力能够抵抗一定的外部干扰?

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 13:23
改变为同一条引脚控制的话，目前看来需要大范围的变更电路。
如果我先用一个TVS接在下臂MOS的D跟S上，是 ...

并联TVS于MOS管的D、S，于上下MOS管同时导通时，没有任何保护作用。TVS是在郭电压时才会起保护作用。

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 13:23
改变为同一条引脚控制的话，目前看来需要大范围的变更电路。
如果我先用一个TVS接在下臂MOS的D跟S上，是 ...

过电流保护的元件，有正温度系数的热敏电阻，例如可恢复保险。但这种保护元件动作全靠温度变化，速度太慢。如果发生上下MOS管“共同导通”，在正温度系数热敏电阻起作用之前，MOS管已经损坏。

maychang

bluefox0919 发表于 2019-5-27 13:25
产品是有通过CE跟FCC和3C的认证，外壳也是金属壳。
这样的产品应该有能力能够抵抗一定的外部干扰?

产品通过CE跟FCC和3C的认证，外壳也是金属壳，当然有能力抵抗一定的外部干扰。但谁也不能保证你的MCU程序永远不会出错“跑飞”。

qiushenghua

很简单的道理，Q1和Q9不能同时导通，同时导通会导致从12V到GND产生直接通路，势必导致这两个管子烧毁。

假定我们需要从Q1导通切换到Q9导通，那么我们需要将PWM1从高切换到低，RPWM1从低切换到高。

理想的情况是这两个信号同时切换。但是实际上，这两个信号很难做到绝对同时变化。哪怕我们使用一个反相器来切换这个信号，由于MOSFET动作有延迟，很容易出现Q1尚未完全关闭就让Q9导通的情况，这同样容易造成两个管子出现损伤。

所以，在这两个管子切换的时候，我们一般会先将Q1关闭一段时间（比较短的时间），再将Q9打开。Q1关闭到Q9打开这个时间间隙就是死区。

同样，从Q9打开切换到Q1打开过程中，也应该先关闭Q9，延迟一小段时隙再打开Q1。

所以对于原理图中这个应用，建议使用一路PWM来控制Q1/Q9，中间通过硬件插入死区时间，使用另外一路PWM开控制Q2/Q10

虽然你看到大多数时间没有出现Q1/Q9同时导通和Q2/Q10同时导通的情况，但是烧毁这四颗管子也只需要很短的时间。
程序跑飞、初始化时IO默认状态不对、程序复位未来得及配置IO输出模式等因素都可能带来异常把这几个管子烧掉。

依靠软件设计来确保安全不是明智的做法，建议还是通过硬件电路来确保这四个管子的安全。

nos001

门极驱动居然用10K电阻，MOSFET还能愉快的开关吗？

伟林电源

原因应该是管子共通了，导致Q10损坏-》MCU损坏-》LDO损坏；

其实只要单独用高低电平控制+延时即可，这样不容易当机跑飞；

如果实在要用pwm控制就要加死区。