求分析MOS管开关机电路会损坏的原因

vtte · 发表于 2020-5-25 13:39:03

如图所示：
1、输入是24V蓄电池，电压大约在20~29V之间；
2、开机按钮是通过PWR_KEY到GND短接开机；
3、24V输出后端电路有47uF固态电容9只，10uF MLCC电容10只；
4、正常工作电流<3A;

故障现象是：部分板子在某次开机后Q1会损坏，导致无法关机。
现在不确定是开机瞬间还是使用过程中损坏的，MOS管外表无损伤。
怀疑是通电瞬间给后端电容充电导致过流损坏，但是手头没有电流探头，测不了通电瞬间的电流。

饭桶 · 发表于 2020-5-25 13:52:17

栅极对地来个几百K电阻吧，避免偶尔的高压。

jielove2003 · 发表于 2020-5-25 14:03:41

不清楚R70和C54放在这的作用，R70的阻值这么大，电源开关按钮按下的时候，稳压管D2应该是没办法工作的。

稳压管正常工作，要保证通过一定的电流，R70太大了。

vtte · 发表于 2020-5-25 14:39:43

jielove2003 发表于 2020-5-25 14:03
不清楚R70和C54放在这的作用，R70的阻值这么大，电源开关按钮按下的时候，稳压管D2应该是没办法工作的。

...

您划的这条线是开机按钮按下瞬间的电流流向，但不是通过R70，而是通过C54，因为C54在刚开始未充电的请况下，可以看作近似短路。
开机之后电流是通过Q2流向GND。

C54的作用是防止按钮长按生效，使其强制开机。
R70是电容C54的泄放电阻。

hemingjing · 发表于 2020-5-25 14:58:54

MOS管Vgs导通阀值是个范围，每个MOS都不一样。

注意关机的时候Vgs的电压

可以拿几块板来测一下关机瞬间，SHUNTDOWN输出高的时候，MOS Vgs之间的电压。

hemingjing · 发表于 2020-5-25 15:01:17

这个MOS的Vgs导通阀值在-1V~-3V，设计上一定要确保关机瞬间Vgs>-1V

bmagui · 发表于 2020-5-25 17:04:51

欠压电路会不会在电压下降过程中打开MOS管？

chen20090101 · 发表于 2020-5-25 17:06:33

"怀疑是通电瞬间给后端电容充电导致过流损坏"这个可以测试，可能性比较小，之前有分析过类似案例。可以人为的把后极电容加大几倍去反复上下电测试。上电瞬间的电火花导致坏的可能性比较大

lanbili · 发表于 2020-5-25 23:07:52

建议楼主把C55电容直接去掉试试看，单独看原理图和楼主反应的开机瞬间会烧坏MOSFET,只能怀疑C55过大导致，Q2导通慢，导致MOSFET烧坏

ysu_er · 发表于 2020-5-26 06:48:40

gs之间的压差超过手册上的最大20v了吧，按照你的电子分压，大概就是五分之四你的输入电压。个人看法勿喷

wochai · 发表于 2020-5-26 08:19:27

串个小电阻就可以测瞬间电流了。

peter_zhang · 发表于 2020-5-26 08:45:26

用PMOS 做电源开关时没问题的，我们都是这么用的。不过你需要在PMOS 的 GS 级加个1nF电容，我们一般都会加个电容，可实现软启动，避免你猜测的瞬态过流的情况。
给张图给你，好好体会下。你最好上电流探头实测下。

TigerFish · 发表于 2020-5-26 09:15:58

我水平低，Q1 DS 是不是反掉了？

d__xin · 发表于 2020-5-26 09:55:06

感觉是GS过压了，大概看了一下，在满电的时候应该是超范围了

vtte · 发表于 2020-5-26 10:28:17

d__xin 发表于 2020-5-26 09:55
感觉是GS过压了，大概看了一下，在满电的时候应该是超范围了

GS有15V稳压管钳位应该没问题吧

acmilannast · 发表于 2020-5-26 10:29:26

12楼分析的对，当时也设计过一个mos管开关电路，打开瞬间电流太大，直接把前级电压都拉下来了。也是加类似电容解决的。

vtte · 发表于 2020-5-26 10:42:43

lanbili 发表于 2020-5-25 23:07
建议楼主把C55电容直接去掉试试看，单独看原理图和楼主反应的开机瞬间会烧坏MOSFET,只能怀疑C55过大导致，Q ...

谢谢您的建议，C55去掉后会导致关机不稳定，这里实测关机时波形很陡峭，实际上刚开机时电流是走C54、D3按钮那条线的，跟这里关系不大，Q2是开机后维持开机状态和关机功能。
“开机瞬间烧坏”只是我的猜测，也有可能是关机瞬间或者使用过程中损坏。

我现在测试了Q1的VGS波形，开机时不到20us，关机时有200多us，到底是开机时损坏还是关机时损坏，有点糊涂了

vtte · 发表于 2020-5-26 10:44:10

peter_zhang 发表于 2020-5-26 08:45
用PMOS 做电源开关时没问题的，我们都是这么用的。不过你需要在PMOS 的 GS 级加个1nF电容，我们一般都 ...

非常感谢您的资料，需要研究一下。

vtte · 发表于 2020-5-26 10:47:09

chen20090101 发表于 2020-5-25 17:06
"怀疑是通电瞬间给后端电容充电导致过流损坏"这个可以测试，可能性比较小，之前有分析过类似案例。可以人为 ...

后面的电容我加了几倍自己反复测试都没问题

lb0857 · 发表于 2020-5-26 11:04:22

输入是24V蓄电池有其他电源给它充电吗，使用场景是不是车上等，有发电机充电。如是，那么这部分电压波动超厉害的，在Q1的漏极增加一个零点几欧姆的电阻，或许有效。

vtte · 发表于 2020-5-26 11:10:57

lb0857 发表于 2020-5-26 11:04
输入是24V蓄电池有其他电源给它充电吗，使用场景是不是车上等，有发电机充电。如是，那么这部分电压波动超 ...

不是用在车上，前端有外接AC220V-DC36V开关电源，和板载充电电路，充电电路电压限制到27.6V左右，恒流3.2A左右。

huke08@126.com · 发表于 2020-5-26 11:11:39

用示波器测下VGS的波形吧

zqbing · 发表于 2020-5-26 11:13:54

PMOS开关速度太慢，R9调小到几十几百欧姆。MOS在开关机瞬间会承受峰值功率（来自后端容性负载及过慢的开关速度会经过MOS线性区），MOS极易在这种情况下损坏；

lwjsnj · 发表于 2020-5-26 11:20:00

先mark下

chen20090101 · 发表于 2020-5-26 11:41:00

上面有几位分析的很专业，MOS管在应用场合不一样，有些要加速开关有些要延缓开关，看实际电路的应用要求

vtte · 发表于 2020-5-26 12:38:16

huke08@126.com 发表于 2020-5-26 11:11
用示波器测下VGS的波形吧

重新测量了一下，图片来了

开机：

关机：

kebaojun305 · 发表于 2020-5-27 08:55:28

MOS　　对电压很敏感　　最大的可能还是过压击穿，可以抓下　Ｄ　　　Ｓ　　对地是否有毛刺　　或者直接换用１００Ｖ或者120V以上的　ＭＯＳ　做测试。

woniu888 · 发表于 2020-5-27 16:00:38

peter_zhang 发表于 2020-5-26 08:45
用PMOS 做电源开关时没问题的，我们都是这么用的。不过你需要在PMOS 的 GS 级加个1nF电容，我们一般都 ...

确实有道理。我之前有一个产品，也是用PMOS做电源开关，用的是CJ2307，电流是2.7A的。做了几千套出现过四、五个CJ2307烧坏的，负载很小，正常电流100ma不到。后来更换了更大功率的AO3401才没有出现。

ziruo2002ab · 发表于 2020-5-27 17:22:07

电流够了，耐压参数选高一点保险

cc1987 · 发表于 2020-5-29 20:29:04

有结果了吗

vtte · 发表于 2020-5-29 21:42:01

cc1987 发表于 2020-5-29 20:29
有结果了吗

还没结果呢，太难复现了，我自己怎么测都不会坏。

pygh · 发表于 2020-5-30 14:07:17

SS8050 VCEO 最高耐压是25V 目前来看是有点超出了范围

cheng-8yang · 发表于 2020-5-30 15:56:24

要加限流保护。

lwjsnj · 发表于 2020-7-9 10:18:25

PMOS 做电源开关电路可用于一键启动 mark下

Yondyanyu1 · 发表于 2020-7-9 13:40:15

peter_zhang 发表于 2020-5-26 08:45
用PMOS 做电源开关时没问题的，我们都是这么用的。不过你需要在PMOS 的 GS 级加个1nF电容，我们一般都 ...

这个是什么书上的啊？

woniu888 · 发表于 2020-8-6 18:54:08

楼主，有结果了吗

vtte · 发表于 2020-8-7 09:07:58

woniu888 发表于 2020-8-6 18:54
楼主，有结果了吗

最近做其它项目去了，暂时还没有结果。

woniu888 · 发表于 2020-8-7 09:28:44

http://dianlua.com/004
一起学习下。

fengshuai_1984 · 发表于 2020-8-7 09:44:33

不知道你MOS后面出来的24V给什么东西供电，如果是电机，电磁铁，线圈之类感性负载，有没有可能是Vds击穿，开关瞬间的反向电动势。建议量一下MOS的Vds。DS击穿后现象也是长通。
我的应用是NMOS用于低端开关，高端负载是电动机，电源电压只有24V，感性负载断开瞬间的Vds可高达100V以上。只能换Vds高的MOS或者（以及）做RCD吸收。

vtte · 发表于 2020-8-7 10:20:51

woniu888 发表于 2020-8-7 09:28
http://dianlua.com/004
一起学习下。

感谢您的资料，晚点我再详看学习下。

vtte · 发表于 2020-8-7 10:22:34

fengshuai_1984 发表于 2020-8-7 09:44
不知道你MOS后面出来的24V给什么东西供电，如果是电机，电磁铁，线圈之类感性负载，有没有可能是Vds击穿， ...

后面没有感性负载，后面就是接了多路DC-DC。

yhg-cad · 发表于 2020-8-8 23:40:25

Yondyanyu1 发表于 2020-7-9 13:40
这个是什么书上的啊？

欧姆电子的电子小百科

Xujuango · 发表于 2020-8-9 10:37:31

D2失效，VGS多少？？？

sunplus · 发表于 2020-8-10 17:52:57

peter_zhang 发表于 2020-5-26 08:45
用PMOS 做电源开关时没问题的，我们都是这么用的。不过你需要在PMOS 的 GS 级加个1nF电容，我们一般都 ...

原文连接有吗？最近也遇到类似的问题

szjqt · 发表于 2020-8-10 20:42:14

保险处串联一个压敏电阻也有软启动的效果，试试看

yhg-cad · 发表于 2020-9-12 21:03:25

后面怎么样了？不会烂尾了吧

study_hardware · 发表于 2020-9-12 21:48:48

大概率gs超压了虽然说加了嵌位但是管子击穿也需要一定时间的，可能会存在尖峰。

zhiwei · 发表于 2020-9-12 23:26:28

R7上并一个大电容，加长启动导通时间，否则瞬间电流太大烧管。

yhg-cad · 发表于 2020-9-19 01:34:19

GS还是建议分压，稳压管反应要时间的。

zijunh · 发表于 2020-10-3 22:10:40

这个讨论挺有意义。

yhg-cad · 发表于 2022-7-24 18:25:45

后面阑尾了吧，几年了

vtte · 发表于 2022-7-24 18:31:33

yhg-cad 发表于 2022-7-24 18:25
后面阑尾了吧，几年了
(引用自51楼)

确实烂尾了，后面项目结束了。

求分析MOS管开关机电路会损坏的原因

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