Proteção MOSFET:como protegê-la adequadamente

Nada é imune a danos, e isso inclui MOSFETS. Mas por que os MOSFETS são danificados? A linha inferior é; MOSFETS sofrem danos quando você os usa além de suas classificações. Portanto, se você deseja que seu MOSFET tenha vida longa enquanto funciona corretamente, leve a proteção do MOSFET a sério. Felizmente, não é complexo e fácil de entender. No entanto, se você achar difícil de entender e quiser saber mais sobre a proteção MOSFET, então você está no lugar certo.

Neste artigo, contaremos tudo sobre a proteção MOSFET e como proteger MOSFETs em seu circuito de aplicação.

Você está pronto? Vamos pular direto!

O que é proteção MOSFET?

MOSFETs são dispositivos frágeis que você pode danificar facilmente fazendo o movimento errado. Assim, você deve manuseá-los com cuidado, principalmente quando não estiverem instalados em nenhum circuito.

No entanto, os MOSFETs instalados são tão frágeis quanto qualquer dispositivo similar (tanto em tamanho quanto em construção) em um circuito.

Portanto, a proteção do MOSFET envolve todas as diferentes maneiras de impedir efetivamente o seu MOSFET de danos imprevistos.

Mas por que os MOSFETs são tão sensíveis a danos? Bem, os MOSFETs apresentam uma camada de silício ultrafina que você pode encontrar entre o pino do portão e o canal. Agora, os MOSFETs são facilmente danificados por muita tensão porta-fonte (Vgs) devido à espessura da camada isolante.

Por que os MOSFETs falham?

MOSFET

Não é fácil determinar a causa exata do seu MOSFET danificado, e é aqui que está o problema. Na maioria das vezes, não sabemos o que pode causar uma falha em qualquer MOSFET. Além disso, uma falha em um MOSFET fará com que ele funcione mal e entre em um modo de falha diferente. E isso por si só torna difícil descobrir a causa original da falha do MOSFET.

Modos ou causas de falha

Aqui estão algumas das causas da falha do MOSFET:

• Falha de avalanche

A falha de avalanche ocorre sempre que você ultrapassa a tensão operacional máxima segura de um MOSFET. Isso causa uma tensão de ruptura de avalanche que não é tão destrutiva, mas o suficiente para deixá-lo com um MOSFET defeituoso.

• Carga em curto-circuito

Quando cargas indutivas sofrerem curto-circuito, haverá um aumento de corrente que, por sua vez, ativará o limite de corrente. Embora isso proteja o circuito atual de falhas imediatas, não garante a segurança de seus MOSFETs.

Assim, se você tiver shorts muito curtos, isso acabará causando falhas.

• Excesso de dissipação de energia

Este modo de falha depende da quantidade de excesso de energia liberada. Se houver uma dissipação de energia sustentada, o MOSFET ficará quente o suficiente para se desconectar do circuito. Embora não cause a falha do MOSFET, isso danifica o desempenho térmico do MOSFET.

• Dano de objeto estranho

Objetos estranhos como limalhas, porcas, arruelas, chaves e até mesmo parafusos podem causar sérios danos a um MOSFET.

• Excesso de corrente

Passar o excesso de corrente através de um MOSFET causará falha. No entanto, a falha depende de vários fatores, como quão alto é o excesso de corrente e quanto tempo você deixa fluir através do MOSFET.

Como proteger MOSFETS

É comum encontrar seus MOSFETs superaquecendo e explodindo em poucos minutos depois de ligar seu circuito baseado em MOSFET. E isso acontece apesar de conectar todos os seus componentes corretamente.

Portanto, se você verificou e confirmou todas as suas conexões, mas seus MOSFETs ainda estão danificados, aqui estão algumas das melhores maneiras de proteger os MOSFETs:

Proteção contra avalanche

Os MOSFETs podem ser danificados quando a temperatura da junção excede o limite absoluto devido a condições de excesso de tensão. Quando você aplica uma tensão excessiva além da tensão máxima absoluta nos diodos do corpo interno do MOSFET, isso causa uma tensão de avalanche.

Circuito de proteção contra avalanche

Fonte:Wikimedia Commons.

Agora, você pode lidar facilmente com esse problema instalando um diodo externo de alta potência extra nos terminais do MOSFET. Essa solução ajuda a compartilhar a corrente reversa entre os diodos, eliminando a geração de excesso de calor.

Livrar-se da indutância dispersa

Um problema comum do MOSFET é a indutância parasita. A indutância parasita geralmente fica escondida dentro dos trilhos do circuito.

Diagrama de circuito do MOSFET

Fonte:Wikimedia Commons

Além disso, quando o nível de corrente e a frequência de comutação são altos, o menor aumento insignificante na trilha do PCB (caminho de conexão) criará indutância interligada.

Pista de PCB

Também causará defeitos graves no comportamento do MOSFET devido a transientes, picos e condução ineficientes.

Uma solução para isso é garantir que suas trilhas sejam mais largas ao fazer sua PCB e garantir que seus dispositivos estejam o mais próximo possível do driver IC que aciona o MOSFET e entre si.

Símbolo do disjuntor de proteção

Fonte:Wikimedia Commons

Importância da resistência do portão

Picos prejudiciais nos pinos de drenagem/portão do MOSFET podem causar problemas graves para o MOSFET.

Então, para resolver este problema, você pode usar um resistor com valores baixos em série com a porta MOSFET e a tensão de entrada lógica.

Assim, a solução permite o carregamento exponencial dos capacitores internos, o que reduz as chances de ocorrer um pico negativo.

Usando diodos reversos

Embora a capacitância da porta de carregamento gradual reduza as chances de picos prejudiciais, ela também atrasa a descarga da capacitância. Quando a descarga atrasada acontece, faz com que o MOSFET opere sob condições estressantes e gere excesso de calor.

A solução para este problema é adicionar um diodo reverso em paralelo com o resistor de porta. Além disso, trata do problema de descarga atrasada criando um caminho para a descarga eletrostática da porta através da entrada lógica e do diodo.

Circuito de diodo reverso

Fonte:Wikimedia Commons

Protegendo MOSFETs contra superaquecimento

Você pode instalar proteção térmica refluível em seu circuito baseado em MOSFET para evitar o superaquecimento ou permitir a dissipação de calor.

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O RTP funciona como um resistor de baixo valor quando o MOSFET opera em temperaturas normais, e você pode encontrá-lo montado próximo ao MOSFET. Desta forma, o RTP pode detectar com precisão a temperatura do MOSFET.

Correção do circuito MOSFET de superaquecimento

Fonte:Wikimedia Commons

Além disso, o RTP muda para um resistor de alto valor à medida que a temperatura do MOSFET aumenta. Portanto, esse interruptor interrompe o fluxo de energia para o MOSFET e evita que ele seja danificado.

Usando um resistor entre Gate e Source

É uma maneira poderosa de proteger seu MOSFET e evitar que ele exploda em qualquer circunstância.

Usar um resistor entre o gate e a fonte (em qualquer lugar entre 1K a 10K) garantiria que seu MOSFET pudesse desligar rapidamente assim que você remover o sinal de comutação. E isso evita um efeito de travamento e possíveis danos.

Circuito de Porta/Fonte

Fonte:Wikimedia Commons

Precaução para proteger dispositivos MOSFET

Como os MOSFETs de canal N e os MOSFETs de canal P são dispositivos sensíveis, você deve sempre manuseá-los com cuidado.

Além disso, não conecte ou desconecte seu MOSFET enquanto houver energia passando pelo circuito. Sempre certifique-se de que a energia esteja desligada para evitar danos elétricos a você e seus caros MOSFETs.

Palavras finais

MOSFET

A proteção MOSFET é essencial e o mais importante é conhecer os possíveis problemas e como preveni-los ou corrigi-los.

Não mencionamos algumas outras causas de falha do MOSFET incluem uma bateria defeituosa, que acontece quando a tensão de alimentação da bateria fica muito baixa, desaceleração rápida, motor enegrecido e falha de dV/dt.

Finalmente, certifique-se de ajustar seus circuitos eletrônicos corretamente para reduzir a taxa de falha do MOSFET. Bem, isso encerra este artigo, se você precisar de mais ajuda, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco e ficaremos felizes em ajudar.