司做了一款低压数控电源,基本指标如下:
输入12VDC
输出四路:-5V~5V,电流-40A~40A。
由于端口有漏电流要求,采用直流继电器成本太高,就采用MOSFET代替继电器。MOSFET型号为IRF1324S-7PPbF,这款MOSFET在公司当继电器用有三年左右的经验,一直没有出任何过问题。但在这个电源上使用时,部分单板的三通道出现IRF1324S-7PPbF严重发热烧毁的现象。诡异的问题就出在这里,几千块板 老化时没有一个出现烧IRF1324S-7PPbF,客户使用三个月后陆续出现了近100个单板出现IRF1324S-7PPb严重发热烧毁的现象。
对出问题的单板进行检查发现:
① 出现问题的单板全部烧的都是三通道(每个单板四路输出,出现问题的都是第三路)。
② 所有烧IRF1324S-7PPbF的单板最后都是工作在电流输出负40A电流时。
②MOSFET发热温度估测在200℃左右,且为持续发热。单板上MOSFET下面的铜皮被烧的翘起,MOSFET本体发黑裂开,但没有炸裂的迹象。
③检查整个单板发现损坏的器件只有一个,就是这个当继电器用的IRF1324S-7PPbF,包括它的驱动电路在内,没有一个其他器件损坏,更换IRF1324S-7PPbF,单板可以正常工作,一两个月都没有问题。
④检查损坏的IRF1324S-7PPbF:有一半以上是栅极对漏极出现低阻抗(几十到几百欧姆),栅极对源极高阻,漏极对源极高阻。其中找到一两个刚发热就发现的IRF1324S-7PPbF,检查结果为:栅极对漏极出现低阻抗(几十到几百欧姆),栅极对源极高阻,漏极对源极短路。
实际使用电路如下:
电路的拓扑是一个H桥,MOSFET放在输出端口,充当继电器的功能。
注:IRF1324S-7PPbF是当继电器在用,电源开始工作后,他的驱动一直拉高,所以驱动电阻为1K的情况下也能正常导通。实测IRF1324S-7PPbF驱动电压在6V~9V之间浮动(源极电压不固定)。
① 电路的原理没有问题(如果电路原理有问题,不会只坏三通道)
② IRF1324S-7PPbF发热是驱动不足,工作在线性放大区导致的。
1.(IRF1324S-7PPbF门限电压为2.2~3.9V,实测4.1V以上IRF1324S-7PPbF可以导通,发热正常)
2.焊锡熔点在183℃左右,能将焊锡融化,说明IRF1324S-7PPbF发热的确到了200℃左右,热成像仪测试数据基本可靠。
暂时处理方法:对三通道IRF1324S-7PPbF的源极外加一层铜皮,既可以增强倒流能力,也可以增加散热。(这样处理过后,一个月左右,还是出现4个通道IRF1324S-7PPbF烧毁)
一直没有弄清楚的问题是IRF1324S-7PPbF为什么会出现栅极对漏极低阻抗?