Protection MOSFET :comment la protéger correctement

Rien n'est à l'abri des dommages, et cela inclut les MOSFETS. Mais pourquoi les MOSFET sont-ils endommagés ? L'essentiel est; Les MOSFET subissent des dommages lorsque vous les utilisez au-delà de leurs valeurs nominales. Donc, si vous voulez que votre MOSFET vive longtemps tout en fonctionnant correctement, vous devez prendre la protection MOSFET au sérieux. Heureusement, ce n'est pas complexe et facile à comprendre. Cependant, si vous avez du mal à comprendre et que vous souhaitez en savoir plus sur la protection MOSFET, vous êtes au bon endroit.

Dans cet article, nous vous dirons tout sur la protection MOSFET et comment protéger les MOSFET dans votre circuit d'application.

Es-tu prêt? Allons-y !

Qu'est-ce que la protection MOSFET ?

Les MOSFET sont des appareils fragiles que vous pouvez facilement endommager en faisant le mauvais choix. Ainsi, vous devez les manipuler avec précaution, surtout lorsqu'ils ne sont installés dans aucun circuit.

Cependant, les MOSFET installés sont tout aussi fragiles que n'importe quel dispositif similaire (à la fois en taille et en construction) dans un circuit.

Ainsi, la protection MOSFET implique toutes les différentes manières d'empêcher efficacement votre MOSFET de subir des dommages imprévus.

Mais pourquoi les MOSFET sont-ils si sensibles aux dommages ? Eh bien, les MOSFET comportent une couche de silicium ultra-mince que vous pouvez trouver entre la broche de grille et le canal. Maintenant, les MOSFET sont facilement endommagés par trop de tension grille-source (Vgs) en raison de la minceur de la couche isolante.

Pourquoi les MOSFET échouent-ils ?

MOSFET

Il n'est pas facile de déterminer la cause exacte de votre MOSFET endommagé, et voici où se situe le problème. La plupart du temps, nous ne savons pas ce qui pourrait causer un défaut dans un MOSFET. De plus, une défaillance d'un MOSFET entraînera un dysfonctionnement et passera dans un mode de défaillance différent. Et cela seul rend difficile la recherche de la cause initiale de l'échec du MOSFET.

Modes ou causes de défaillance

Voici quelques-unes des causes de défaillance du MOSFET :

• Échec d'avalanche

Une défaillance d'avalanche se produit chaque fois que vous dépassez la tension de fonctionnement maximale de sécurité d'un MOSFET. Cela provoque une tension de claquage en avalanche qui n'est pas si destructrice mais suffisante pour vous laisser avec un MOSFET défectueux.

• Charge en court-circuit

Lorsque des charges inductives subissent des courts-circuits, il y aura une augmentation de courant qui, à son tour, activera la limitation de courant. Bien que cela protège le circuit de courant d'une défaillance immédiate, cela ne garantit pas la sécurité de vos MOSFET.

Ainsi, si vous avez subi des shorts trop courts, cela finira par provoquer des échecs.

• Dissipation de puissance excessive

Ce mode de défaillance dépend de la quantité de puissance excédentaire libérée. S'il y a une dissipation de puissance soutenue, le MOSFET deviendra suffisamment chaud pour se détacher du circuit. Bien que cela ne provoque pas la défaillance du MOSFET, cela endommage les performances thermiques du MOSFET.

• Dommages causés par des corps étrangers

Les corps étrangers tels que les copeaux, les écrous, les rondelles, les clés et même les boulons peuvent endommager gravement un MOSFET.

• Excès de courant

Le passage d'un courant excessif à travers un MOSFET entraînera une panne. Cependant, la panne dépend de plusieurs facteurs, tels que la hauteur du courant excédentaire et le temps pendant lequel vous le laissez passer à travers le MOSFET.

Comment protéger les MOSFET

Il est courant de constater que vos MOSFET surchauffent et s'éteignent en quelques minutes seulement après avoir allumé votre circuit basé sur MOSFET. Et cela arrive même malgré la connexion correcte de tous vos composants.

Donc, si vous avez vérifié et confirmé toutes vos connexions mais que vos MOSFET sont toujours endommagés, voici quelques-unes des meilleures façons de protéger les MOSFET :

Protection contre les avalanches

Les MOSFET peuvent être endommagés lorsque leur température de jonction dépasse la limite absolue en raison de conditions de surtension. Lorsque vous appliquez une tension excessive au-delà de la tension maximale absolue sur les diodes du corps interne du MOSFET, cela provoque une tension d'avalanche.

Circuit de protection contre les avalanches

Source :Wikimedia Commons.

Maintenant, vous pouvez facilement gérer ce problème en installant une diode haute puissance externe supplémentaire sur les bornes du MOSFET. Cette solution permet de partager le courant inverse entre les diodes, éliminant ainsi la génération de chaleur excessive.

Débarrassez-vous de l'inductance parasite

Un problème courant du MOSFET est l'inductance parasite. L'inductance parasite reste généralement cachée dans les pistes du circuit.

Schéma du circuit MOSFET

Source :Wikimedia Commons

De plus, lorsque le niveau de courant et la fréquence de commutation sont élevés, la plus petite augmentation insignifiante de la piste PCB (chemin de connexion) créera une inductance interconnectée.

Piste PCB

Cela entraînera également de graves défauts dans le comportement du MOSFET en raison de transitoires, de pointes et de conduction inefficaces.

Une solution consiste à vous assurer que vos pistes sont plus larges lors de la fabrication de votre PCB et à vous assurer que vos appareils sont aussi proches que possible du circuit intégré de pilote qui pilote le MOSFET et entre eux.

Symbole du disjoncteur de protection

Source :Wikimedia Commons

Importance de la résistance de grille

Des pointes nocives sur les broches de drain/porte du MOSFET peuvent causer de graves problèmes à votre MOSFET.

Donc, pour résoudre ce problème, vous pouvez utiliser une résistance avec de faibles valeurs en série avec la porte MOSFET et la tension d'entrée logique.

Ainsi, la solution permet la charge exponentielle des condensateurs internes, ce qui réduit les risques qu'un pic négatif se produise.

Utilisation de diodes inversées

Alors que la capacité de grille de charge progressive émousse les risques de pointes nuisibles, elle retarde également la décharge de la capacité. Lorsqu'une décharge retardée se produit, le MOSFET fonctionne dans des conditions stressantes et génère un excès de chaleur.

La solution à ce problème consiste à ajouter une diode inverse en parallèle avec la résistance de grille. De plus, il gère le problème de la décharge retardée en créant un chemin pour la décharge électrostatique de la grille à travers l'entrée logique et la diode.

Circuit à diode inversée

Source :Wikimedia Commons

Protéger les MOSFET contre la surchauffe

Vous pouvez installer une protection thermique refusionnable sur votre circuit basé sur MOSFET pour éviter la surchauffe ou permettre la dissipation de la chaleur.

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Le RTP fonctionne comme une résistance de faible valeur lorsque le MOSFET fonctionne à des températures normales, et vous pouvez le trouver monté à proximité du MOSFET. De cette façon, le RTP peut détecter avec précision la température du MOSFET.

Correction du circuit MOSFET en surchauffe

Source :Wikimedia Commons

De plus, le RTP passe à une résistance de valeur élevée lorsque la température du MOSFET augmente. Par conséquent, ce commutateur empêche l'alimentation de circuler vers le MOSFET et l'empêche d'être endommagé.

Utiliser une résistance entre la porte et la source

C'est un moyen puissant de protéger votre MOSFET et de l'empêcher de souffler en toutes circonstances.

L'utilisation d'une résistance entre la grille et la source (n'importe où entre 1K et 10K) garantirait que votre MOSFET puisse s'éteindre rapidement une fois que vous avez supprimé le signal de commutation. Et cela évite à la fois un effet de verrouillage et d'éventuels dommages.

Circuit porte/source

Source :Wikimedia Commons

Précautions à prendre pour protéger les appareils MOSFET

Étant donné que les MOSFET à canal N et les MOSFET à canal P sont des appareils sensibles, vous devez toujours les manipuler avec précaution.

De plus, ne connectez pas ou ne déconnectez pas votre MOSFET tant qu'il y a du courant dans le circuit. Assurez-vous toujours que l'alimentation est coupée pour éviter des dommages électriques pour vous et vos coûteux MOSFET.

Derniers mots

MOSFET

La protection MOSFET est essentielle et le plus important est de connaître les problèmes potentiels et comment les prévenir ou les résoudre.

Nous n'avons pas mentionné d'autres causes de défaillance du MOSFET, notamment une batterie défectueuse, ce qui se produit lorsque la tension d'alimentation de la batterie devient trop faible, une décélération rapide, un moteur noirci et une défaillance dV/dt.

Enfin, assurez-vous de régler correctement vos circuits électroniques pour réduire le taux de défaillance du MOSFET. Eh bien, cela conclut cet article, si vous avez besoin d'aide supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter, et nous serons heureux de vous aider.