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燒LOW SIDE MOS管,請教各位大俠

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122117306.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
上圖為供給CPU_CORE的電壓,即PL515電感輸出,在1.5V左右,在PQ507  S端測試波形有尖峰脈衝,且Vmax=30v有超過spec的危險,在量產過程中有燒mos管AOD438的情況,求教怎樣消除圖中的尖峰脈衝,怎樣選擇mos管?
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122117952.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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剑心
LV.8
2
2005-07-23 22:04
最可能是布线问题(把布线贴出来看看),其次可能是栅极没串电阻(如果驱动器需要串电阻抑制振荡的话).

另外,PHASE和GND间的二极管一定要用肖特基的,否则也会有问题.
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brain789
LV.4
3
2005-07-25 15:50
你图上的那个过冲是应为你没有在high side的栅极串一个电阻(一般不超过4.7ohm,现在看来消除这个尖的唯一方法就是换一个输入电容大一点的high side Mosfet(danshi这样会是其效率降低).另外,其实这个应该不是你烧low side的真正原因,烧的原因估计因该是在上下管的死区时出现了交叠现象,(使用示波器可以抓到)[你是那个公司的,有机会可以交流一下.
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yyc20213
LV.1
4
2005-07-25 20:39
@brain789
你图上的那个过冲是应为你没有在highside的栅极串一个电阻(一般不超过4.7ohm,现在看来消除这个尖的唯一方法就是换一个输入电容大一点的highsideMosfet(danshi这样会是其效率降低).另外,其实这个应该不是你烧lowside的真正原因,烧的原因估计因该是在上下管的死区时出现了交叠现象,(使用示波器可以抓到)[你是那个公司的,有机会可以交流一下.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122293904.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
燒mos管在開機瞬間燒壞的,100pcs有7pcs燒壞,我們也懷疑可能是同時導通,但是都沒有量測到交疊的波形,台北RD也否定了這種可能,想請教一下為什麼需要在high side 串電阻,low side 需要串嗎?還有查了一下high side mos的spec Ciss=1520pf Rg=0.47uf要將毛刺消除大概80%需要怎麼選mos,或者還有其他方法(不能改layout)!
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daihuabo
LV.2
5
2005-07-25 23:00
@yyc20213
[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122293904.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">燒mos管在開機瞬間燒壞的,100pcs有7pcs燒壞,我們也懷疑可能是同時導通,但是都沒有量測到交疊的波形,台北RD也否定了這種可能,想請教一下為什麼需要在highside串電阻,lowside需要串嗎?還有查了一下highsidemos的specCiss=1520pfRg=0.47uf要將毛刺消除大概80%需要怎麼選mos,或者還有其他方法(不能改layout)!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122303444.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">


你们这么没有用这种电路呢  你不能改LAYOUT 我就不知怎么办了  我是刚学做这方面电源的.  你还可以换换其他的MOS 看看
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brain789
LV.4
6
2005-07-26 11:12
@daihuabo
[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122303444.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">你们这么没有用这种电路呢  你不能改LAYOUT我就不知怎么办了  我是刚学做这方面电源的.  你还可以换换其他的MOS看看
没错,你这种情况就是交叠(如你红圈中所画的造成的),一般在刚开机时负载比较轻那个交叉电压会比你现在红圈中画的要高一些(这个电压一般不能高于大概是1.3V左右)所以会烧low side 的管子,但是如果你增加负载(比如run 3dmark)时,交叉电压就会降低所以负载越大越不会烧管子.(你可以实际测量一下)最保险的做法是把你红圈中的交叠电压完全降到0,就是说没有交叠(这样效率会低些但是不会烧管子).解决的办法是有,但是要实际试验(估计应该可以,不要改layout的).有人回复再写【你要告诉我你是那个公司的】
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yyc20213
LV.1
7
2005-07-26 18:01
@brain789
没错,你这种情况就是交叠(如你红圈中所画的造成的),一般在刚开机时负载比较轻那个交叉电压会比你现在红圈中画的要高一些(这个电压一般不能高于大概是1.3V左右)所以会烧lowside的管子,但是如果你增加负载(比如run3dmark)时,交叉电压就会降低所以负载越大越不会烧管子.(你可以实际测量一下)最保险的做法是把你红圈中的交叠电压完全降到0,就是说没有交叠(这样效率会低些但是不会烧管子).解决的办法是有,但是要实际试验(估计应该可以,不要改layout的).有人回复再写【你要告诉我你是那个公司的】
既然會high side,low side 同時導通,那電流必定會有尖峰電流,但是我們在多次抓取low side 電流的時候並沒有抓到尖峰,而且遠低與spec,還有怎樣將交疊電壓降到0,是IC還是MOS管的問題?
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yyc20213
LV.1
8
2005-07-26 18:30
@brain789
没错,你这种情况就是交叠(如你红圈中所画的造成的),一般在刚开机时负载比较轻那个交叉电压会比你现在红圈中画的要高一些(这个电压一般不能高于大概是1.3V左右)所以会烧lowside的管子,但是如果你增加负载(比如run3dmark)时,交叉电压就会降低所以负载越大越不会烧管子.(你可以实际测量一下)最保险的做法是把你红圈中的交叠电压完全降到0,就是说没有交叠(这样效率会低些但是不会烧管子).解决的办法是有,但是要实际试验(估计应该可以,不要改layout的).有人回复再写【你要告诉我你是那个公司的】
還有是否可以通過調節電感來調節電路性能!
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daihuabo
LV.2
9
2005-07-27 22:31
@brain789
没错,你这种情况就是交叠(如你红圈中所画的造成的),一般在刚开机时负载比较轻那个交叉电压会比你现在红圈中画的要高一些(这个电压一般不能高于大概是1.3V左右)所以会烧lowside的管子,但是如果你增加负载(比如run3dmark)时,交叉电压就会降低所以负载越大越不会烧管子.(你可以实际测量一下)最保险的做法是把你红圈中的交叠电压完全降到0,就是说没有交叠(这样效率会低些但是不会烧管子).解决的办法是有,但是要实际试验(估计应该可以,不要改layout的).有人回复再写【你要告诉我你是那个公司的】
轻载下达到快3V 也没什么大问题啊大哥. 好像在轻载时这是假象.不能以这为准吧.
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daihuabo
LV.2
10
2005-07-27 22:32
@yyc20213
還有是否可以通過調節電感來調節電路性能!
作用不大,换电感的方法
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daihuabo
LV.2
11
2005-07-27 22:34
你的这个图(PHASE)是重载下的吧
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jasonell
LV.3
12
2005-07-28 10:39
@yyc20213
[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/31/1122293904.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">燒mos管在開機瞬間燒壞的,100pcs有7pcs燒壞,我們也懷疑可能是同時導通,但是都沒有量測到交疊的波形,台北RD也否定了這種可能,想請教一下為什麼需要在highside串電阻,lowside需要串嗎?還有查了一下highsidemos的specCiss=1520pfRg=0.47uf要將毛刺消除大概80%需要怎麼選mos,或者還有其他方法(不能改layout)!
建议high side mosfet 选用Cds值大一些的.
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coolkiller
LV.6
13
2005-07-28 11:26
你这个问题很容易的!
我也做过主板,当年mosfet狂烧,结果检查layout,发现gate drive的信号走得太细了,才用了10mil好像,这样就造成驱动能力太差,low side mosfet导通得太慢,就烧了!
而至于你们说shoot through,我不认为有这么严重,因为现在的gate driver都做得比较好了,哦,sorry,是我们公司的gate driver比较好,加了个死区时间,直接避免了shoot through.
还有一个原因是,phase上的尖峰太高了,烧掉了mosfet,这个时候可以加个rc,把它削下去.
而至于driver加不加series resistor,也要考虑一下.不过感觉到你这个不加这个匹配电阻就烧得这么厉害,如果加了,导通更慢了,估计烧得更厉害了.
我们公司的driver是SC1211XX,you can visit www.semtech.com.去看看上面的datasheet,看看什么是漂亮的gate driver和layout.
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coolkiller
LV.6
14
2005-07-28 11:29
@coolkiller
你这个问题很容易的!我也做过主板,当年mosfet狂烧,结果检查layout,发现gatedrive的信号走得太细了,才用了10mil好像,这样就造成驱动能力太差,lowsidemosfet导通得太慢,就烧了!而至于你们说shootthrough,我不认为有这么严重,因为现在的gatedriver都做得比较好了,哦,sorry,是我们公司的gatedriver比较好,加了个死区时间,直接避免了shootthrough.还有一个原因是,phase上的尖峰太高了,烧掉了mosfet,这个时候可以加个rc,把它削下去.而至于driver加不加seriesresistor,也要考虑一下.不过感觉到你这个不加这个匹配电阻就烧得这么厉害,如果加了,导通更慢了,估计烧得更厉害了.我们公司的driver是SC1211XX,youcanvisitwww.semtech.com.去看看上面的datasheet,看看什么是漂亮的gatedriver和layout.
还有一种可能,换个Rds(on)更小的 low side mosfet.因为估计开机的时候,电流太大,所以烧了!
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yxd168
LV.2
15
2005-07-28 11:45
@coolkiller
还有一种可能,换个Rds(on)更小的lowsidemosfet.因为估计开机的时候,电流太大,所以烧了!
这个也可能是LOWSIDE在开机瞬间产生的一个负压烧坏的,建议抓一下LOWSIDE Vgs的瞬间波形.
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剑心
LV.8
16
2005-07-28 17:05
红圈里的波形没有出现两管同时导通,因为管子有一定开启电压的.一般的集成驱动器都内置了防止共态导通的电路,不大可能出现共态导通.

烧管子的问题更可能是体二极管反向恢复问题.

在两管都截止的死区期间,下管的体二极管作为续流二极管导通,产生载流子存储;然后当上管导通时,体二极管就进入反向恢复状态:存储电荷通过上管和VCC释放,形成很大的反向电流.当反向恢复结束时,体二极管突然截止,这个电流在几纳秒以内迅速下降到0(比MOSFET的正常关断速度快的多),产生极高的di/dt,在引线电感上产生可观的感应电压Ldi/dt.同时,下管截止使得PHASE突然上升到VCC.两个电压相叠加的结果就是MOSFET突然承受很高的尖峰电压和dv/dt,可以使它的内部寄生三极管导通并发生二次击穿,在几纳秒之内使管子彻底损坏.相比之下,共态导通的尖峰电流只能导致过热,烧掉管子至少需要几秒的时间.

解决这个问题不能加大死区时间,而是要减小死区时间以避免体二极管饱和导通产生存储效应,即使有少许的共态导通也在所不惜.MOTOROLA的一本书甚至建议用少量的共态导通来减少di/dt.(因为共态导通电流的结束是靠管子的关断,速度不可能太快).另外的影响因素有布线、外加的RC吸收电路(snubber)和管子的换向安全工作区(CSOA)特性等.CSOA是MOTOROLA提出的概念,一般的管子手册上不一定有,但是要尽量选择专门为此类电路(主板电源、电机控制等)设计的管子.
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stevenlin
LV.2
17
2005-07-29 17:32
@剑心
红圈里的波形没有出现两管同时导通,因为管子有一定开启电压的.一般的集成驱动器都内置了防止共态导通的电路,不大可能出现共态导通.烧管子的问题更可能是体二极管反向恢复问题.在两管都截止的死区期间,下管的体二极管作为续流二极管导通,产生载流子存储;然后当上管导通时,体二极管就进入反向恢复状态:存储电荷通过上管和VCC释放,形成很大的反向电流.当反向恢复结束时,体二极管突然截止,这个电流在几纳秒以内迅速下降到0(比MOSFET的正常关断速度快的多),产生极高的di/dt,在引线电感上产生可观的感应电压Ldi/dt.同时,下管截止使得PHASE突然上升到VCC.两个电压相叠加的结果就是MOSFET突然承受很高的尖峰电压和dv/dt,可以使它的内部寄生三极管导通并发生二次击穿,在几纳秒之内使管子彻底损坏.相比之下,共态导通的尖峰电流只能导致过热,烧掉管子至少需要几秒的时间.解决这个问题不能加大死区时间,而是要减小死区时间以避免体二极管饱和导通产生存储效应,即使有少许的共态导通也在所不惜.MOTOROLA的一本书甚至建议用少量的共态导通来减少di/dt.(因为共态导通电流的结束是靠管子的关断,速度不可能太快).另外的影响因素有布线、外加的RC吸收电路(snubber)和管子的换向安全工作区(CSOA)特性等.CSOA是MOTOROLA提出的概念,一般的管子手册上不一定有,但是要尽量选择专门为此类电路(主板电源、电机控制等)设计的管子.
剑心,
请问下你说的“MOTOROLA的一本书甚至建议用少量的共态导通来减少di/dt.(因为共态导通电流的结束是靠管子的关断,速度不可能太快)“具体的内容和书名.
对此很有兴趣呀.

建议楼主可以把最后的解决办法公布下.看到底是不是交叠引起或别的原因.
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剑心
LV.8
18
2005-07-29 17:58
@stevenlin
剑心,请问下你说的“MOTOROLA的一本书甚至建议用少量的共态导通来减少di/dt.(因为共态导通电流的结束是靠管子的关断,速度不可能太快)“具体的内容和书名.对此很有兴趣呀.建议楼主可以把最后的解决办法公布下.看到底是不是交叠引起或别的原因.
TMOS功率场效应晶体管原理及应用  沈耀忠等编  电子工业出版社 1995.11  
这本书似乎是由MOTOROLA的Application Notes翻译而来的;电子工业出版社出过一系列介绍MOTOROLA元器件应用的书,而且不在书名中指明是MOTOROLA的.现在MORTOROLA生产这类器件的分部已经改名OnSemi(安森美半导体).

顺便说一下:这种桥式输出级因为反向恢复造成烧管的现象通常被称作dv/dt failure,MOTOROLA的叫法是“二极管换向压”.
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yyc20213
LV.1
19
2005-07-29 18:18
@stevenlin
剑心,请问下你说的“MOTOROLA的一本书甚至建议用少量的共态导通来减少di/dt.(因为共态导通电流的结束是靠管子的关断,速度不可能太快)“具体的内容和书名.对此很有兴趣呀.建议楼主可以把最后的解决办法公布下.看到底是不是交叠引起或别的原因.
現在已換了Ciss較大的電容,但開起換了電壓更小的MOS管,已跑了100多PCS板子,還沒出什麼問題,老大讓我們預防,各位提點意見,以後說不定又出什麼問題,我可就慘了,對TMOS功率場效應晶體管 很感興趣,能否上傳學習學習!
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剑心
LV.8
20
2005-07-29 18:24
@yyc20213
現在已換了Ciss較大的電容,但開起換了電壓更小的MOS管,已跑了100多PCS板子,還沒出什麼問題,老大讓我們預防,各位提點意見,以後說不定又出什麼問題,我可就慘了,對TMOS功率場效應晶體管很感興趣,能否上傳學習學習!
我是在图书馆看的纸版的书,没有电子版的.你可以试试去ONSEMI的网站找些Application Notes,有可能找到相关的内容.

你说换了Ciss较大,开启电压较小的管子是上管还是下管?让上管早一些开始导通但是电流慢一些上升也是有效的.另外,我以前的说法“下管导通的慢就烧了”是错的.
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coolkiller
LV.6
21
2005-07-29 18:26
@yyc20213
現在已換了Ciss較大的電容,但開起換了電壓更小的MOS管,已跑了100多PCS板子,還沒出什麼問題,老大讓我們預防,各位提點意見,以後說不定又出什麼問題,我可就慘了,對TMOS功率場效應晶體管很感興趣,能否上傳學習學習!
那换了Ciss大的管子,Rds(on)变小没有?
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剑心
LV.8
22
2005-07-29 18:31
@coolkiller
那换了Ciss大的管子,Rds(on)变小没有?
Rds(on)在这个问题里不是关键:MOS管过流烧坏是因为过热,升温需要的时间较长,一般不会瞬间烧毁的.
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yyc20213
LV.1
23
2005-07-29 18:40
@剑心
我是在图书馆看的纸版的书,没有电子版的.你可以试试去ONSEMI的网站找些ApplicationNotes,有可能找到相关的内容.你说换了Ciss较大,开启电压较小的管子是上管还是下管?让上管早一些开始导通但是电流慢一些上升也是有效的.另外,我以前的说法“下管导通的慢就烧了”是错的.
high side low side 兩個mos管均換了,原來開啟電壓1.8v,現在換了1.5v
,因為現在換了Ciss(3200p--5103p)較大的,尖峰電壓降到27v左右.1122633625.tif
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剑心
LV.8
24
2005-07-29 18:42
@yyc20213
highsidelowside兩個mos管均換了,原來開啟電壓1.8v,現在換了1.5v,因為現在換了Ciss(3200p--5103p)較大的,尖峰電壓降到27v左右.1122633625.tif
tif是什么?
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coolkiller
LV.6
25
2005-07-29 18:52
@剑心
Rds(on)在这个问题里不是关键:MOS管过流烧坏是因为过热,升温需要的时间较长,一般不会瞬间烧毁的.
我要好好研究研究!
SO8的管子会一下子烧毁,因为热不均匀.但是这里的是DPAK的,所以可能不一样!
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coolkiller
LV.6
26
2005-07-29 18:56
@coolkiller
我要好好研究研究!SO8的管子会一下子烧毁,因为热不均匀.但是这里的是DPAK的,所以可能不一样!
可是有一点我不明白,现在的controller,都把中间的死区时间做得很长呀,也没看到烧了多少mosfet呀,这是怎么回事呀?
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yyc20213
LV.1
27
2005-07-29 19:00
@剑心
tif是什么?
用看圖軟件就可以打開,示波器生成的波形
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剑心
LV.8
28
2005-07-30 10:52
@coolkiller
可是有一点我不明白,现在的controller,都把中间的死区时间做得很长呀,也没看到烧了多少mosfet呀,这是怎么回事呀?
死区长的都是速度较低的驱动器,管子导通时电流上升率较小,因此对面管子的reverse recovery电流和产生的冲击也相应较小.对于死区长达几百ns的驱动器,管子导通的上升时间也有100多ns,reverse recovery还不是特别严重的问题.这类驱动器一般用于几十KHz开关频率的场合.

对于开关频率几百KHz的音频D类功放,驱动器的死区时间减少到30ns左右,上升时间只有十几ns.按照www.diyaudio.com上的帖子看,相当一部分的烧管案例都是管子没有过热就突然击穿,这时二极管恢复问题或者称作"dv/dt failure"被认为是主要怀疑对象之一.而讨论MOSFET可靠性的文章几乎全部集中在二极管dv/dt问题上.

注:dv/dt failure发生时的dv/dt极高(>5V/ns),需要极其昂贵的测试设备才能捕捉,通常只有MOSFET的制造商才具备这个测试能力.
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stevenlin
LV.2
29
2005-08-01 11:47
@剑心
死区长的都是速度较低的驱动器,管子导通时电流上升率较小,因此对面管子的reverserecovery电流和产生的冲击也相应较小.对于死区长达几百ns的驱动器,管子导通的上升时间也有100多ns,reverserecovery还不是特别严重的问题.这类驱动器一般用于几十KHz开关频率的场合.对于开关频率几百KHz的音频D类功放,驱动器的死区时间减少到30ns左右,上升时间只有十几ns.按照www.diyaudio.com上的帖子看,相当一部分的烧管案例都是管子没有过热就突然击穿,这时二极管恢复问题或者称作"dv/dtfailure"被认为是主要怀疑对象之一.而讨论MOSFET可靠性的文章几乎全部集中在二极管dv/dt问题上.注:dv/dtfailure发生时的dv/dt极高(>5V/ns),需要极其昂贵的测试设备才能捕捉,通常只有MOSFET的制造商才具备这个测试能力.
那可不可以理解成:如果不使用内部带diode的Mos,就可以解决这个问题呢?请指证.
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coolkiller
LV.6
30
2005-08-01 12:22
@剑心
死区长的都是速度较低的驱动器,管子导通时电流上升率较小,因此对面管子的reverserecovery电流和产生的冲击也相应较小.对于死区长达几百ns的驱动器,管子导通的上升时间也有100多ns,reverserecovery还不是特别严重的问题.这类驱动器一般用于几十KHz开关频率的场合.对于开关频率几百KHz的音频D类功放,驱动器的死区时间减少到30ns左右,上升时间只有十几ns.按照www.diyaudio.com上的帖子看,相当一部分的烧管案例都是管子没有过热就突然击穿,这时二极管恢复问题或者称作"dv/dtfailure"被认为是主要怀疑对象之一.而讨论MOSFET可靠性的文章几乎全部集中在二极管dv/dt问题上.注:dv/dtfailure发生时的dv/dt极高(>5V/ns),需要极其昂贵的测试设备才能捕捉,通常只有MOSFET的制造商才具备这个测试能力.
懂了.
看看这个波形
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/32/1122870058.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
开关频率是200K吧?负载是5A,SO8的管子,没见烧管子!
可能是死区时间还是比较长的原因吧?
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剑心
LV.8
31
2005-08-01 17:05
@stevenlin
那可不可以理解成:如果不使用内部带diode的Mos,就可以解决这个问题呢?请指证.
在现有的功率MOS工艺里,那个diode是寄生元件,想去都去不掉.
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