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Problema con Mosfet (Se quema)

Saludo a todos los miembros del foro y gracias de antemano por leer este caso.

Estoy elaborando un elevador DC-DC para un inversor monofásico de 110V, el circuito esta alimentado con cuatro baterías de 12V 9Ah en serie para obtener 175V DC a la salida. El control lo estoy haciendo con un MSP430G2553 para generar la señal PWM a 100Khz, hice los cálculos del transformador y obtuve 5 espiras para el primario y 17 para el secundario, en esta etapa del desarrollo todavía no estoy realizando retroalimentación de la señal para estabilizar la tensión de salida, asi que controlo el nivel de la señal con un potenciómetro desde el ADC del microcontrolador. La etapa del circuito que acciona el transformador es la siguiente:

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Cuando enciendo el circuito sin carga a la salida todo funciona normal, la corriente es mínima y la tensión la puedo incrementar con el potenciómetro fácilmente hasta los 200V, pero al conectar una carga de prueba (4 resistencias de 5W/100 ohmios en serie) y empezar a elevar la tensión, el amperímetro que mide la corriente de salida de las baterías empieza a oscilar bastante, nunca se estabiliza, hasta que eventualmente la aguja salta al máximo (es un amperímetro analógico) y luego cae a cero después de destruir el transistor.

Inicialmente pensé que era el protoboard, así que hice todo el circuito en PCB, pero la situación no mejoro significativamente, intente ubicar diodos de retorno, circuitos snubber, condensadores de desacople, pero hasta el momento no he logrado solucionarlo.

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Entiendo que el transformador hechizo es poco eficiente, y eso puede explicar que solo obtenga 29 vatios a la salida cuando el consumo de potencia que sale de las baterías es de 50W, pero todavía no entiendo la causa de las oscilaciones que causan las subidas de corriente, que hasta ahora se han cobrado la vida de mas de 10 transistores IGBTFGH60N60, y 20 Mosfets de distintas referencias (todos con corriente drenador-surtidor mayor a 30 amperios). Otro dato que se aprecia en el esquema, es que mas de la mitad de los casos, el fusible F3 se acciona después que el transistor ya se ha destruido, por lo que imagino que el tiempo de respuesta del fusible es mayor que el tiempo de destrucción del transistor.

Agradezco si alguien sabe lo que puede estar pasando en este caso y me pueda indicar por donde puedo resolver el problema, o que pruebas me pueden ayudar a diagnosticar lo que sucede.

Gracias por la atención.
 
Saludo Ilkidior

Gracias por la respuesta, el núcleo que tengo es EE55 con material P40, según los cálculos que realice debería soportar 1000W, la destrucción de los transistores sucede al pasar de los 40W en la salida, el fusible que tiene es de 5A (lo puse pequeño para que protegiera el transistor, pero se quema primero el Mosfet).

Sabes como puedo diagnosticar el núcleo?
 
No soy un experto en el tema del diseño, pero la resistencia de la compuerta de 470Kohms me parece muy alta, como que no tiene mucho sentido, nunca va a poner a la compuerta en 0V cuando el pulso caiga a 0V, o no tendrá la velocidad suficiente, no te olvides que si el igbt o mosfet o transistor que no llegue al corte, trabajaría en el zona media y se dispara la corriente, por ende, se quema.
Siempre que se conmuta un igbt o lo que sea, se tiene que asegurar el corte y la saturación de manera efectiva, si podes, medi con un osciloscopio como es la señal del pwm sobre la misma compuerta.
 
Qué decir, que yo tampoco soy experto, apenas llevo 8 meses diseñando, y solo he hecho una fuente conmutada. Vamos, que aquí estoy para aprender, y soy el primero que hace consultas muy básicas en este buen foro. Pero al ver que nadie respondía...

En su día vi el video que he posteado, y fórmulas no aprendí ninguna, porque tengo mala memoria, pero sí que trabajar con inductancias y calcularlas tiene su cosa. Y con eso me quedé.
Y lo mismo las redes Snubber.

La etapa del circuito que acciona el transformador es la siguiente:
Respecto a tu circuito, si no me equivoco, el zener habría que ponerlo en el gate, en paralelo a R28, de forma que un posible exceso de tensión caería en R27, que haría de resistencia limitadora, aunque su valor también tiene su cálculo en base a la capacitancia del gate, frecuencia, corriente máxima de salida del driver, etc etc.
 
¿Estás usando topología flyback? Porque se suele usar la topología half-bridge para elevar tensión, la ventaja es que puedes extraer más potencia del transformador, te evitas tener que calcular entrehierro y verificar si se está reseteando magnéticamente el núcleo, siempre y cuando las fases sean perfectamente simétricas.
 
Saludo vrainom

Escogí esa topología por que para este prototipo el transformador lo hice a mano y no podía hacer el primario del transformador con suficiente precisión en cada lado, así que no sería perfectamente simétrico.
 
Saludo vrainom

Escogí esa topología por que para este prototipo el transformador lo hice a mano y no podía hacer el primario del transformador con suficiente precisión en cada lado, así que no sería perfectamente simétrico.
Hola...Eso esta resuelto desde los inicios de "bobinado" con dos(o mas) alambres paralelos a la vez y luego seleccionar el conexionado para lo que se quiera hacer.
 
Sabes como puedo diagnosticar el núcleo?
Tienes un medidor LCR? Si tienes uno, puedes hacer lo siguiente:

(Con el transformador desconectado del circuito)
- Medir la inductancia del primario, con el secundario abierto --> Eso te da la inductancia total (magnetizante + dispersión)
- Medir la inductancia del primario, con el secundario cortocircuitado --> Te da la de dispersión.

Se supone que la de dispersión tiene que ser <10% de la magnetizarte, aunque lo ideal es que sea como mucho un 5 o menos. Si es muy alta, puedes tener problemas de sobretensión en el mosfet cuando entra en corte, y que esa sobretensión provoque que se cortocircuite.

Cuando midas, configura el medidor LCR para que funcione a 100kHz, que es como trabaja tu circuito.

De paso, cambia el snubber de arriba y pon uno RCD.
 
si no me equivoco, el zener habría que ponerlo en el gate, en paralelo a R28, de forma que un posible exceso de tensión caería en R27, que haría de resistencia limitadora
Buenas tardes a todos:

Quiero empezar agradeciendo a este foro por todo el conocimiento y apoyo que brinda. Siempre encuentro respuestas valiosas aquí, y es algo que realmente aprecio. Dicho esto, me gustaría pedirles que, si ven que cometo un error, no duden en corregirme.

El otro día mencioné que el diodo Zener debía colocarse en la puerta del MOSFET, pero tras revisar varios datasheets, he visto en las secciones de “aplicaciones típicas” que lo colocan en la salida de los drivers que controlan los MOSFET, no directamente en la puerta del transistor, como yo había dicho.

Ahora me pregunto: ¿qué sentido tiene esta configuración? En su momento, estudié que los Zener siempre iban acompañados de una resistencia limitadora “aguas arriba”. Mi lógica me dice que si hay una sobretensión en la alimentación del driver, esa tensión podría acabar en su salida y provocar un cortocircuito a través del Zener.

Claramente, hay algo que no estoy entendiendo bien, porque los diseñadores de los chips tienen más conocimientos que yo. ¿Alguien podría explicarme cuál es la razón detrás de esta configuración, por favor? :confused:

Un ejemplo de Texas Instruments:

Captura de pantalla 2024-09-29 a las 21.17.10.png


Captura de pantalla 2024-09-29 a las 21.29.14.png

Edito: Vale se me ha ocurrido preguntarle a la IA, y dice que si se coloca en el Gate podría afectar a los tiempo de carga del mismo, ya que, aunque pequeña, siempre habría un corriente a través de él, con los problemas que eso conlleva, y que mencionó Sergiot. Tiene sentido.

Pero no me ha terminado de explicar el tema cortocircuito o corriente excesivamente elevada
 
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Buenas tardes a todos:

Quiero empezar agradeciendo a este foro por todo el conocimiento y apoyo que brinda. Siempre encuentro respuestas valiosas aquí, y es algo que realmente aprecio. Dicho esto, me gustaría pedirles que, si ven que cometo un error, no duden en corregirme.

El otro día mencioné que el diodo Zener debía colocarse en la puerta del MOSFET, pero tras revisar varios datasheets, he visto en las secciones de “aplicaciones típicas” que lo colocan en la salida de los drivers que controlan los MOSFET, no directamente en la puerta del transistor, como yo había dicho.

Ahora me pregunto: ¿qué sentido tiene esta configuración? En su momento, estudié que los Zener siempre iban acompañados de una resistencia limitadora “aguas arriba”. Mi lógica me dice que si hay una sobretensión en la alimentación del driver, esa tensión podría acabar en su salida y provocar un cortocircuito a través del Zener.

Claramente, hay algo que no estoy entendiendo bien, porque los diseñadores de los chips tienen más conocimientos que yo. ¿Alguien podría explicarme cuál es la razón detrás de esta configuración, por favor? :confused:

Un ejemplo de Texas Instruments:

Ver el archivo adjunto 321315


Ver el archivo adjunto 321316

Edito: Vale se me ha ocurrido preguntarle a la IA, y dice que si se coloca en el Gate podría afectar a los tiempo de carga del mismo, ya que, aunque pequeña, siempre habría un corriente a través de él, con los problemas que eso conlleva, y que mencionó Sergiot. Tiene sentido.

Pero no me ha terminado de explicar el tema cortocircuito o corriente excesivamente elevada
El zener que se coloca en la compuerta no es para proteger al mosfet, es para proteger lo que está mas allá de la compuerta para cuando el mosfet se pudiera poner en corte, imaginate un mosfet alimentado con 300Vcc, que se ponga en corto, por la compuerta salen esos 300Vcc hacia el driver o lo que esté conectado a la compuerta, el zener es el que pone a masa esa tensión para proteger el resto, la resistencia asociada a este zener es para que se queme cuando eso sucede. En la mayoria de los casos el zener le salva la vida al exitador, pero algunas veces no alcanza.
 
El zener que se coloca en la compuerta no es para proteger al mosfet, es para proteger lo que está mas allá de la compuerta para cuando el mosfet se pudiera poner en corte, imaginate un mosfet alimentado con 300Vcc, que se ponga en corto, por la compuerta salen esos 300Vcc hacia el driver o lo que esté conectado a la compuerta, el zener es el que pone a masa esa tensión para proteger el resto, la resistencia asociada a este zener es para que se queme cuando eso sucede. En la mayoria de los casos el zener le salva la vida al exitador, pero algunas veces no alcanza.
Gracias sergiot. La verdad que no se me había ocurrido verlo desde ese lado. Muy buen punto.

Para que veas lo que te puedes fiar de la IA… no obstante sí que es verdad que con un zener en la compuerta, en cada pulso algo conduce, y eso que le quita de carga, pero en la práctica serán nanoAmperios, supongo, y será despreciable.

Un saludo
 
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