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未解决

PFC MOSFET失效

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hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 09:34:17
10问答币
       最近做一个800w的PFC,用铁硅磁环绕制的PFC电感,正常稳定带载下各个指标参数还是比较令人满意的(PF值、谐波、电感温升、管子温升等),但是就是偶尔会碰到上电启动瞬间莫名其妙炸管的情况,感觉像个心病,就这个炸管情况简单汇总了一下。
       首先个人觉得要使得MOSFET炸管,无非Vgs超标、ds电压超标、电感饱和或者异常工况导致的Id超标、还有就是运行过程中散热处理不好导致的热失效这几种情况吧。但是从我目前遇到这个情况来看,Vgs驱动电压是15V专用驱动芯片出来的比较稳定;ds电压尖峰也不高500V左右,用的管子耐压是650V的;散热处理不好导致的热失效更谈不上了因为都基本是上电开机瞬间,所以综合看来是Id失效导致的可能性居多。
      针对这个Id失效,做了以下相关措施,芯片CS电流采样引脚RC滤波标准220R+1nF电容组合,RC响应时间为220ns,确保PWM调制过程不丢波,在满载输出情况下输入电压降到176VAC时SOC(soft over current)和PCL(peak current limit)也起到了相关作用,从输入电流波形以及PFC输出电压下跌看得出来,从而确保电网异常或者其它导致的电感饱和情况下能迅速OFF PWM输出。
      最后,频繁开关机也测试过了,间隔0.5S每次的输入电网ON/OFF,没有什么异常。
      但是为什么依然会碰到以上炸管情况呢?谢谢!

谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 09:40:42
 
放慢ON/OFF时间为10S一次来测,让PFC电容完全放完电,此条件最恶劣。
估计电感饱和了所致

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hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 11:07:39
 
如果等PFC输出端电容完全放电,因为输入端有NTC限流+继电器组合的,软启动时间为2S,先对电容预充电到300V,然后闭合继电器以及打开PWM上升到400V。更是没有问题
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 11:12:10
 
启机时抓Ids and Vds看看
liuirhua2006
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LV6
高级工程师
  • 2021-2-4 14:52:56
 
在高温条件下,短路开机测试

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hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 15:31:31
 
高压探头放在管子DS之间,黄色为电压DS波形;电流探头探测的是母线取样合金电阻的电流波形(已经反相处理),蓝色为电流波形,包含了流过管子的Id输入交流220VAC上电后对电解电容预充到310VDC左右,约4S后吸合NTC继电器并打开PFC,如图波形:

TEK0001.JPG
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 15:52:09
 
电压电流波形怎么这么不规则?而且波形不是渐变的?正常的是方波和三角波呀

hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 22:28:20
 
跟我的示波器时间设置有关系,设置的是一个比较长的时间然后展开到25ms,而且这个时候输出时空载而非带载,感觉是PWM处于打嗝模式。
尝试过时间达到us级别,然后用触发模式,但是在软启动阶段电解电容从0泵升到310V时管子DS的波形就触发了,真正从310V泵到400V这个PFC启动阶段的波形再次触发看不到。
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-5 09:04:34
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上个原理图吧好分析些
IC损坏是什么脚?
hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-5 09:07:39
  • 倒数8
 
IC没有损坏,只是MOSFET失效了,炸裂的痕迹
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-5 09:59:40
  • 倒数7
 
通常Mos坏会导致驱动脚(或驱动电阻)和Isense脚(如果有通过RC连接IC的话)坏,为何你的不会?外加了驱动电路?
实在找不出原因就测试一下ESD看看效果是不是一样
hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-6 21:09:56
  • 倒数5
 
PFC IC经过了驱动芯片TC4420,然后通过一个1206-15Ω驱动电阻连接到MOSFET的G极。
hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-6 21:11:08
  • 倒数4
 
驱动电阻有时候也损坏的,应该是MOS炸裂的时候传递过来的巨大能量将驱动电阻也干掉了。
wangdongchun
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LV10
总工程师
  • 2021-2-4 21:46:56
 
波形不对呀  这个波形像是杂波呀
hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-4 22:34:48
  • 倒数10
 
我的个人感觉是,只要这个芯片电流采样引脚对应内部的SOC(soft over current)和PCL(peak current limit)起到作用,无论电流波形是一个什么样的工况,都能快速关闭PWM保护管子。


我试过下面这个比较恶劣的测试是,先打开PFC,然后断掉输入市电,辅源供电取自BUCK大电解电容,并且电压开始下降,于是芯片PWM会打到极大值占空比95%左右,此时突然上市电,因为占空比很大,PFC电感有饱和风险,电流飙升,SOC(soft over current)和PCL(peak current limit)马上起到作用,关闭PWM。
nc965
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版主
  • 2021-2-5 20:19:05
  • 倒数6
 
ds电压尖峰500V高了,400V以下吧
hotpower
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LV8
副总工程师
  • 2021-2-6 21:12:06
  • 倒数3
 
不算高吧!PFC电压输出都400V。在100M带宽的高压探头下测试DS波形,有时候见到最高为500V的电压尖峰
nc965
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  • 2021-2-6 21:27:36
  • 倒数2
 
400V是稳态,你先监测一下上电瞬间的电压有没有意外?
andywang
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LV6
高级工程师
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  • 2021-2-7 11:10:35
  • 倒数1
 
建议用全带宽测试一下,同时将输入电压为220V时看是否还有损坏。
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