Pali się MOSFET - dlaczego?

Do you have a question? Post it now! No Registration Necessary

Translate This Thread From Polish to

Threaded View
Witajcie,
Mam urządzenie gdzie na wejściu zasilania 12V z baterii jest szeregowy
MOSFET typu P jako zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem polaryzacji.
Fragment schematu jest na obrazku:
http://www.pitlab.pl/misc/zasilanie.png

Zasilanie wchodzi zaciskami LSP1-2, idzie przez tranzystor TSM2301
(VDS=-20V, RDS13%0mR, ID=2,8A) - na schemacie jest trochę lepszy
IRLML9303(VDS=-30V, RDS65%mR, ID=3,6A), ale w cześci urzadzeń
eksperymentalnie wstawiłem ten słabszy. Dalej prąd idzie na stabilizator 5V.
Za tranzystorem idzie też na 2 gniazda, skad zasilane są kamera i nadajnik
wideo. Zwykle prąd kamery i nadajnika to setki miliamperów rzędu 100-300mA,
ale nie mam kontroli nad tym. Użytkownik podłącza tam swój sprzęt.
Szeregowe dławiki PBY mają rezystancję 0,25R a ich prąd nominalny to 0,8A.
Tranzystor spokojnie powinien pracować z prądem rzędu 2A jednak w kilku
urządzeniach ten obwód uszkodził się zwęglając i paląc ścieżki.

W jednym urzadzeniu spalił się dławik od zasilania kamery. Bawiliśmy się tą
kamerą i zasilana z zasilacza laboratoryjnego raz na kilkadziesiąt włączeń
szarneła prądem powyżej ampera - na tyle było ustawione ograniczenie prądowe
w zasilaczu. Wcześniej ani później to się nie powtórzyło - jakiś hazard w
samej kamerze, ale obwód zasilajacy musi to przeżyć.
W innym urządzeniu pracującym z inną kamerą zwęgliły się zarówno dławik
jak
i tranzystor. Spory czas pracowało poprawnie a przy którymś włączeniu
puściło dym.
W jeszcze innym urządzeniu spalił się tranzystor a oba dławiki wygladają na
nieruszone. W tym egzemplarzu rozłączona była zwora zasilania kamery, więc
co najwyżej nadajnik mógł szarpnąć prądem (mało prawdopodobne), chociaż
wyglada mi to na problem z samym tranzystorem.

Muszę to poprawić i chciałbym prosić o konsultacje.
Podejrzewam że zupełnie niepotrzebnie wstawiłem dużą rezystancję na bramkę
tranzystora i podejrzewam że w pewnych sytuacjach pojemność bramki
(katalogowo 4,8nC)  powoduje Ĺźe tranzystor przez jakiś czas pracuje
częściowo otwarty i ma dużą rezystancję przez co się grzeje. Nie wiem czy
dobrze liczę, ale 1C = 1F*1V, więc pojemność bramki to 4,8nC/12V = 0,4nF.
Stała czasowa ładowania bramki przez 120k to 48ns. Chyba zbyt mało aby
przegrzać tranzystor w SOT23.

Może tam jest jakis problem z dopuszczalnym napięciem pracy wynoszącym 20V?
Może wyładowania ESD albo spowodowane iskrzeniem styków baterii uszkadzają
tranzystor? Czy takie obwody zabezpiecza się dodatkowo jakimś transilem,
warystorem itp? Może zwykła pojemność albo filtr LC na wejściu rozwiąże
problem?

Za jakiś czas muszę przeprojektować tą płytkę i chciałbym tam wstawić
szeregowy bezpiecznik polimerowy, wyrzucić rezystor R34 zwierajac bramkę do
masy i ewentualnie dać wiekszy tranzystor, ale podejrzewam że to będzie
tylko łata, dlatego chcę najpierw zrozumieć przyczynę problemu.
Dodam tylko że to urządzenie lata, więc musi być możliwie małe i lekkie,
stąd raczej nie chcę budować ograniczników prądowych itp. Alternatywą jest
wyrzucenie tego zabezpieczenia, ale tego używają ludzie często mało
techniczni, wiec dobrze mieć zabezpieczenie przed odwrotnym podłaczeniem
zasilania. Ostatecznie mogę tam dać szeregową diodę, ale to się wiąże ze
stałymi stratami cennej energii, więc rozwiazanie na P-MOSie jest lepsze.

Będę wdzięczny za wszelkie sugestie jak podejść do tego problemu.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Pitlab pisze:
Quoted text here. Click to load it
Może po prostu wtyczka/przewód wtykane do 12V ma gdzieś zwarcie?
--
Pozdrawiam
Andrzej
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it

Tego nie można wykluczyć, ale jest mało prawdopodobne. Od strony urządzenia
są wygodne wtyczki JST, do kórych sam zarabiam przewody. Od strony kamery i
nadajnika użytownik sam musi się podłączyć do swojego sprzętu, zwykle musi
połączyć kabelek jaki dostał z kamerą / nadajnikiem z moim kabelkiem. To się
robi raz i porządnie. Bałagan oznacza pożar na pokładzie w czasie lotu i w
dobie YouTube ludzie zdaja sobie sprawę z takich zagrożeń.
Swoją drogą w następnej wersji płytki dołożę tam bezpiecznik polimerowy,
rozłączający obwód w okolicach 2A na wypadek zwarcia w instalacji.
Coś takiego jak to:
http://www.tme.eu/pl/details/sd110-16/bezpieczniki-polimerowe-smd/ece/#
napięcie robocze do16V, prąd roboczy 1,1A, rozłączenie przy 1,95A.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Witam,

W dniu 2012-07-11 21:32, Pitlab pisze:

Quoted text here. Click to load it

Zwróć tylko uwagę na temperaturę otoczenia dla tego bezpiecznika, żeby
nie okazało się, że np. przy +60*C zaczyna działać dla połowy
znamionowego prądu podanego dla +25*C... :)


--
Pozdrawiam,
Dykus.





Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it

Dzięki za sugestię, będe miał to na uwadze. Połowę prądu znamionowego ma
przy 90°C, ale ten prąd znamionowy bezpiecznika jest ok. 2-4 krotnie
przewymiarowany, więc jest spory zapas.
Stabilizator, który w jednej z konfiguracji zasilania bywa ciepły jest ok 2
cm dalej i nie ma mostków termicznych między nim a miejscem gdzie będzie
bezpiecznik. Poza tym urządzenie zwykle pracuje w przewiewnym miejscu i nie
ma problemu z chłodzeniem ;-)

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
UĹźytkownik "Pitlab"  napisał w wiadomości grup
Quoted text here. Click to load it

masz doswiadczenie z takim ukladem ? Bo ten mosfet wtedy jakby
inwersyjnie pracuje, nie wiem czy mozna PDF wtedy wierzyc.

Quoted text here. Click to load it

Jesli dobrze widze to Vgs dopuszczalne jest +/-8V, a ty masz 12 ..

Quoted text here. Click to load it

a bateria/zasilacz solidne ?
Bo niby moze byc tak ze jak za duzo pobierzesz i napiecie baterii (a
raczej na obciazeniu) siadzie, to tranzystor przestanie byc w pelni
otwarty i sie zacznie grzac. Ale to by musialo spasc do ~2V.

J.


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Hello J.F,


Quoted text here. Click to load it

Ja mam.


Można wierzyć. Nie zapomnij, że tu pracuje równolegle z MOSFETem jego
dioda pasozytnicza i spadek napięcia nigdy nie przekroczy napięcia
diody. Zazwyczaj w PDFach jest podana charakterystyka tej diody.

Quoted text here. Click to load it


To jest bardzo dobry trop...

Quoted text here. Click to load it

Obudowa SOT-23 mała jest.

Quoted text here. Click to load it

Takie stany się niestety zdarzają w układach bateryjnych :(

--
Best regards,
 RoMan
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Dnia Wed, 11 Jul 2012 20:47:27 +0200, RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Quoted text here. Click to load it

A gdyby tak dać dodatkowy rezystor miedzy bramką a zródłem, który tworzyłby
dzielnik z rezystorem bramka-GND? Wtedy nie byłoby pełnego napięcia 12V
Ugs. Istniałyby jakieś inne niebezpieczeństwa?

--
pgw

Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Hello pgw,


Quoted text here. Click to load it


Wystarczy dioda Zenera między źródło a dren.


--
Best regards,
 RoMan
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Hello,

Quoted text here. Click to load it

Tfu, cholera! Nie należy pisać ani późno w nocy ani o świcie.
Oczywiście między źródło a bramkę.

--
Best regards,
 RoMan
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it

Rozumiem że to takie rozważania teoretyczne.
W praktyce na istniejacej płytce prościej mi będzie wymienić tranzystor
(IRLML9301 ma Vgs=+-20V) niż dokładać dzielnik czy zenerkę.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Dnia Thu, 12 Jul 2012 09:57:21 +0200, Pitlab napisał(a):

Quoted text here. Click to load it

Akurat w obudowie SOT23 G i S są koło siebie i idealnie pomiędzy pasuje tam
0603 :)

--
pgw

Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Dnia Thu, 12 Jul 2012 09:46:09 +0200, RoMan Mandziejewicz napisał(a):

Quoted text here. Click to load it

A nie między zródło a bramka?

--
pgw

Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Hello pgw,


[...]

Quoted text here. Click to load it

Przecież się poprawiłem po chwili.


--
Best regards,
 RoMan
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it
Pierwszy raz zastosowałem taki układ. Kiedyś widziałem to w zestawie
uruchomieniowym kontrolera Hitachi. Tam był tranzystor w SO8 (nie wiem jaki,
nie mogę znaleźć), u mnie jest w SOT23.

Quoted text here. Click to load it
Dobrze! Tego nie zauważyłem.
Ten "lepszy" IRLML9301 ma Vgs=+-20V, czyli pod tym wzgledem będzie OK

Quoted text here. Click to load it
Bateria to typowo ogniwo LiPol, czyli prąd zwarcia spokojnie pali ścieżki.

Quoted text here. Click to load it
To jest wykluczone, oznacza uszkodzenie ogniwa. Sprzęt często przestaje
działać już w okolicy 8V. Poza tym użytkownika na bieżąc monitoruje
napięcie
baterii i nie dopuszcza do takich sytuacji. Te uszkodzenia powstawały gdy
użytkownicy podłączali świeżą baterię.


--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Dnia Wed, 11 Jul 2012 21:05:33 +0200, Pitlab napisał(a):
Quoted text here. Click to load it

Moze jednak warto pojsc tym tropem ? Odbiorniki np mocno obciazaja,
podlaczasz baterie, napiecie na wyjsciu niskie, tranzystor sie nie otwiera
.. a co potrafi ta dioda to nie wiem, moze np 3A nie przepusci ..

A moze w ogole niepotrzebnie szukamy dziury w calym - jakies przypadkowe
zwarcie i padaja dwa najslabsze elementy - tranzystor i dlawik.

W ukladacg zabezpieczajacych do li-ion jest czesto drugi tranzystor. Odcina
zasilanie jak napiecie baterii spadnie ponizej progu wyladowania, a przy
okazji moze kontrolowac tez napiecie na wyjsciu i wykrywac zwarcia.

J.

Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it
OK, pójdźmy. Takie rzeczy się zdarzają, Model potrafi uciec i rozładować się
zanim zostanie znaleziony.
Dioda w tym palącym się tranzystorze ma prąd przewodzenia max 1,6A. To
niedużo, ale napięcie otwarcia tranzystora jest na tyle niskie że przy 2-3V
(w zależności od typu) spokojnie jeszcze przewodzi wystarczajacy prąd a
ogniwo 12-14V rozładowane do 2-3V ma tyle energii co nic. To chyba
definitywnie zamyka ten trop.

Quoted text here. Click to load it
Tego nie można wykluczyć, dlatego w następnej wersji sprzętu chcę dać
bezpiecznik polimerowy. Tyle jeszcze upchnę a mam nadzieję że zwróci mi się
to w postaci mniejszej ilości urządzeń do serwisownia.

Quoted text here. Click to load it
Tu mi zabiłeś ćwieka. Nie robiłem nigdy takich zabezpieczeń i boję się że
polegnę na jakimś detalu albo trzeba będzie to parametryzować wiadrem
oporników.
Przeglądam rozwiazania. Jeżeli to ma wygladać jak to:
http://www.zajic.cz/odpojovac/odpojovac.htm to odpuszczam. Nie mam tyle
miejsca na płytce.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Użytkownik "Pitlab"  napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:jtm2tu$1an$ snipped-for-privacy@news.icm.edu.pl...
Quoted text here. Click to load it

Nie panikuj - jest w kazdej bateryjce do komorki i jakos sie miesci
:-)

Bo moze wygladac tak
http://ciclofficina.homelinux.org/product/1/448/Protection-Circuit-Module-Pcb-For-37v-Lipolymer-Battery-14a-Cutoff.html

A tu masz wsad ... tylko by trzeba jakas AN znalezc, bo w datashicie
to im sie juz nawet nie chce wywnetrzac :-)
http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId41%3&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

tylko .... to wszystko przeznaczone do wbudowania w baterie, wiec nie
zabezpiecza przed odwrotnym podlaczeniem wlasciwej baterii :-)

J.



Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Quoted text here. Click to load it
Wiem, jestem maruda, ale mam już ustalony rozmiar płytki i muszę się w tym
zmieścić. Coś tam jeszcze upchnę, ale 2 sztuk SO8 i trochę drobnicy to już
za dużo.

Quoted text here. Click to load it
On jeszcze wymaga napięć z poszczególnych ogniw a ja mam tylko sumaryczne
napięcie. Odpada.
Tak jeszcze przemyślałem całą filozofię, to jednak namierzając zgubiony
model wolałbym mieć jak najdłużej wizję, nawet kosztem pakietu, tak więc
odcinanie pakietu przy rozładowaniu odrzucam. Ma być tylko zabezpiecznie
przeciwzwarciowe i przed odwrotnym podłączeniem polaryzacji.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl


Re: Pali się MOSFET - dlaczego?
Użytkownik "Pitlab"  napisał w wiadomości grup
Quoted text here. Click to load it

Ale to zaleta. Przy ladowaniu kontroluje kazde ogniwo z osobna, przy
rozladowaniu tez, co z tego ze bedziesz mial "trzy dobre" :-)

A jak przeszkadza ... nie wiem czy TI nie robi czegos odpowiedniego,
chyba nie, ale trzy oporniki i wyprodukujesz potrzebne napiecia :-)

Ewentualnie ... do prostego zabezpieczenia zwarciowego to wystarczy
jeden tranzystor - bardzo zgrubny miernik napiecia wyjsciowego ...

J.


Site Timeline