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【讨论】MOS管也可以自己保护

最近在选大功率线性稳压功率调整管时发现一个非常奇葩的问题。

测试过英飞凌的IGBT模块,英飞凌的IGBT单管,中科君芯的IGBT单管,ST的MOS,FSC的MOS,英飞凌的MOS。。。。。

却发现英飞凌的MOS居然可以自动保护,而且是可恢复式的。

先上测试波形:

输入为15V,输出为5V

这是输出空载时的波形。

黄色为输出电压波形。

蓝色为MOS的VGS波形。

粉色为输出电流波形。

带载到16A时还是非常稳定的。

继续加大电流:

电流到17A左右时,奇葩出现了。。。。。。。

VGS电压开始慢慢上升,上升到13V左右,

而输出电压慢慢下降,下降到接近0V了,

而此时的电流却还有有17A左右。

此时测得MOS的VDS电压等于15V,也就是输入电压,把输入电压提高到25V,VDS也等于25V。

如果说MOS关断了,那为什么输出电流还有?

更奇葩的是MOS居然没有坏,这个现象可以反复测试。

测试的是一颗英飞凌的IPW60R190C6 看其规格书中ID为20A左右,其Ptot为150W,

难道是说当MOS的Ptot超过其标称值时会这样保护,而且不会损坏MOS?

思索良久还是不解,特发帖上来请高手赐教。。。。

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2014-01-23 11:17
我是来顶帖子的
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zhenxiang
LV.10
3
2014-01-23 11:21
@电源网-源源
[图片]我是来顶帖子的
没见过这样的MOS,我的理解管子上的功耗引起温升超过极限值然后就击穿了不可恢复。
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2014-01-23 11:22
@zhenxiang
没见过这样的MOS,我的理解管子上的功耗引起温升超过极限值然后就击穿了不可恢复。
我测试其他品牌的MOS和IGBT单管,不断加大电流会击穿热死,但英飞凌的这颗却会保护,很是不解。
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zhenxiang
LV.10
5
2014-01-23 11:31
@javike
我测试其他品牌的MOS和IGBT单管,不断加大电流会击穿热死,但英飞凌的这颗却会保护,很是不解。
那会做有刷电机驱动PWM调速,最大D=1 多只并联的大MOS经常有因为过热击穿的 没一个能恢复的。 正品的FSC 
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2014-01-23 11:44
@zhenxiang
那会做有刷电机驱动PWM调速,最大D=1多只并联的大MOS经常有因为过热击穿的没一个能恢复的。正品的FSC 

这个不像是过热保护。

16A时长时间带载都可以,一到17A就这样了。

而且冷态18度环境下,突然带载17A也会这样,突然带载25A也不会击穿,还是这样。

如果是过热导致的,16A长时间带载也应该会过热,但不会出现这个情况,

而且过热在短时间内反复测试时因为有热积累不应该总是17A出现这个情况。

另外,过热一般的表现会是击穿不可恢复,而这个是可以反复测试不击穿,

仔细一点看最后那个波形的后部分,MOS的VGS和输出波形是有尖峰的,说明MOS试图恢复正常工作的状态,

但因为输出电流一直维持着,所以一直处于保护状态,类似于开关电源的过流打嗝保护。

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zvszcs
LV.12
7
2014-01-23 12:22
@javike
这个不像是过热保护。16A时长时间带载都可以,一到17A就这样了。而且冷态18度环境下,突然带载17A也会这样,突然带载25A也不会击穿,还是这样。如果是过热导致的,16A长时间带载也应该会过热,但不会出现这个情况,而且过热在短时间内反复测试时因为有热积累不应该总是17A出现这个情况。另外,过热一般的表现会是击穿不可恢复,而这个是可以反复测试不击穿,仔细一点看最后那个波形的后部分,MOS的VGS和输出波形是有尖峰的,说明MOS试图恢复正常工作的状态,但因为输出电流一直维持着,所以一直处于保护状态,类似于开关电源的过流打嗝保护。
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2014-01-23 12:29
@zvszcs
[图片]
这个帖子目测要火,留名在此
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2014-01-23 14:18
@SKY丶辉煌
这个帖子目测要火,留名在此
坐等高人解答
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2014-01-23 16:08

这个是IPW60R190C6 datasheet上面的截图,也许从这个图片上能找到答案

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jianyedin
LV.9
11
2014-01-23 17:13
很诧异
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jianyedin
LV.9
12
2014-01-23 17:20
是不是输入电源限流了
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2014-01-23 17:54
@心中有冰
[图片]这个是IPW60R190C6datasheet上面的截图,也许从这个图片上能找到答案[图片]
很明显,当驱动是6V时,电流在17A那个地方RDS(on)趋向于无穷大
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2014-01-23 17:55
@心中有冰
很明显,当驱动是6V时,电流在17A那个地方RDS(on)趋向于无穷大
冰冰都出动了 亭亭果然面子大大的~
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2014-01-23 17:58
@电源网-源源
冰冰都出动了亭亭果然面子大大的~
你的出现,才让这个帖子蓬荜生辉……
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老梁头
LV.10
16
2014-01-23 18:20
@心中有冰
很明显,当驱动是6V时,电流在17A那个地方RDS(on)趋向于无穷大

我也感觉像是驱动的问题,可能是驱动能力不足造成的

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2014-01-23 18:22
@心中有冰
很明显,当驱动是6V时,电流在17A那个地方RDS(on)趋向于无穷大

RDS无穷大看起来是对的,相对于电子负载的带载模式下的内阻是非常大,

所以输入电压分压后MOS的VDS接近输入电压,那为什么输出电流还有?

而且我测量的电流是MOS的S级与输出电容之间的,不是输出电容与电子负载之间的。

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2014-01-23 18:48
@javike
RDS无穷大看起来是对的,相对于电子负载的带载模式下的内阻是非常大,所以输入电压分压后MOS的VDS接近输入电压,那为什么输出电流还有?而且我测量的电流是MOS的S级与输出电容之间的,不是输出电容与电子负载之间的。

既然MOSFET的内阻非常大,那么从理论上来说其本身肯定基本没有什么电流流过了,即使是流过电流都是MOSFET的Cds电容形成的漏电流,应该很小才对

而且MOSFET的S到输出电容基本没有压降了,电流是怎么形成的?是不是测量错误,还是拾取的干扰信号?请再次确认。

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2014-01-23 19:10
@心中有冰
既然MOSFET的内阻非常大,那么从理论上来说其本身肯定基本没有什么电流流过了,即使是流过电流都是MOSFET的Cds电容形成的漏电流,应该很小才对而且MOSFET的S到输出电容基本没有压降了,电流是怎么形成的?是不是测量错误,还是拾取的干扰信号?请再次确认。

电流的确是很大,17A左右,这个我反复验证过,同时也用钳表确认过。

明天发一张放大后的波形,

在进入“保护”模式后,输出的电压和驱动的电压对应的尖峰纵坐标上电流也是有一个很小的下尖峰的,

但下尖峰低谷也有16A以上(示波器是100M全开带宽的)。之前我没测电流波形时也是很认同MOS保护使DS开路了,但测了电流以后发现不应该是这样的,

所以也对电流进行过反复验证。

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2014-01-23 19:12
@老梁头
我也感觉像是驱动的问题,可能是驱动能力不足造成的

驱动不足时不会是这样的,驱动不足应该是VGS会被拉低,而这个VGS是不低反而更高。

同时线性调整也不存在驱动不足。

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2014-01-23 19:15
@jianyedin
是不是输入电源限流了

输入电流源限流了输入的电压会降低,这里是没有降的。

而且输入电源是40A的线性电源。

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2014-01-23 19:21
@javike
驱动不足时不会是这样的,驱动不足应该是VGS会被拉低,而这个VGS是不低反而更高。同时线性调整也不存在驱动不足。

是的,线性调整,不存在驱动不足的问题

而且MOSFET不像三极管驱动需要较大电流,MOSFET是电压型驱动器件

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2014-01-23 19:29
@zvszcs
[图片]
周董发表下高见呀
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358858518
LV.7
24
2014-01-23 20:48
**此帖已被管理员删除**
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2014-01-23 22:14
@358858518
**此帖已被管理员删除**
换同型号的?
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2014-01-23 22:20
@心中有冰
[图片]这个是IPW60R190C6datasheet上面的截图,也许从这个图片上能找到答案[图片]

再看了一遍这个图,的确在6V时RDS变得很大了,此时的ID也刚好就在17A左右,

但是,同时此时的驱动也因为内阻变大而使得环路控制加大VGS,

所以看到的波形此时的VGS是上升的,

这样就有2个问题了:

1. 为什么环路让VGS加大,根据曲线中的来看,VGS加大后,ID可以再大些(超过17A),为什么此时不会ID不会再大,而且输出也为0了?

2. 环路控制导致VGS电压上升,说明环路检测到了输出电压降低了,为什么输出的电流仍有那么大,输出电压还会降低?

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SKY丶辉煌
LV.10
27
2014-01-23 22:25
@javike
再看了一遍这个图,的确在6V时RDS变得很大了,此时的ID也刚好就在17A左右,但是,同时此时的驱动也因为内阻变大而使得环路控制加大VGS,所以看到的波形此时的VGS是上升的,这样就有2个问题了:1.为什么环路让VGS加大,根据曲线中的来看,VGS加大后,ID可以再大些(超过17A),为什么此时不会ID不会再大,而且输出也为0了?2.环路控制导致VGS电压上升,说明环路检测到了输出电压降低了,为什么输出的电流仍有那么大,输出电压还会降低?
每一个奇怪的现象,背后都有一个我们还没有了解的原因,期待在大家的努力下,解决问题。
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358858518
LV.7
28
2014-01-23 22:48
@javike
换同型号的?
**此帖已被管理员删除**
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2014-01-24 09:22
@358858518
**此帖已被管理员删除**
批号相同吗?我等下换一颗试试,不过我这里批号都是相同的
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2014-01-24 09:23
@SKY丶辉煌
每一个奇怪的现象,背后都有一个我们还没有了解的原因,期待在大家的努力下,解决问题。
只有大家都发表下意见才能讨论出真知
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2014-01-24 09:27
@javike
电流的确是很大,17A左右,这个我反复验证过,同时也用钳表确认过。明天发一张放大后的波形,在进入“保护”模式后,输出的电压和驱动的电压对应的尖峰纵坐标上电流也是有一个很小的下尖峰的,但下尖峰低谷也有16A以上(示波器是100M全开带宽的)。之前我没测电流波形时也是很认同MOS保护使DS开路了,但测了电流以后发现不应该是这样的,所以也对电流进行过反复验证。

补图:

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