MOSFET热失效

LinGou

拓扑结构是全桥

  V- R! }& e5 i4 k& \; ?* F
4 D5 U& }+ p; L( c% I# q( p: P

$ _- Q9 M/ T+ S损坏现象是过流烧坏
; e/ K; a: A0 q! ^; ]. }1 N
' r( n. }; @3 j4 }# {
0 e; y" r8 y4 t: D( Q: k3 _; o, D1 |示波器捕捉MOS管在浪涌施加时的VDS，VGS和电流变化
1.QS1导通时，IS1没有很大变化，在QS1关断时，IS1突增（79A）超过MOS的规定限值（51A）。
( [7 j& o$ \9 @  P   脉冲电流是那里来的，是浪涌电流吗？这是导致MOS烧坏的原因吗？但是实验很多次都没有烧坏MOS。


2.有时还能测到非常大的反向电流（-193A），我自己分析的结果是：可能是MOS管DS并联的压敏在吸收浪涌能量产生的。
5 }+ G5 {' B6 l+ E   这个电流值已经远超体二极管最大电流，但测试很多次任然没坏。
- |( J& p+ H; t5 e7 x0 l9 l3 [; p4 a  不知是否与MOS的散热有关，实验测试MOS是暴露在空气中的，损坏时是被包裹在外壳内的导热胶里。
' q8 p9 r/ B9 ?- @5 e" T2 o5 d7 S" ?

超級狗

: f% ?$ _) V% B" j; O

LinGou 发表于 2025-11-18 14:02
死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

你用晶閘管（SCR）當開關有一個缺點，因為關斷（Turn Off）時間需要很長，控制訊號是關了、但通道有沒有完全關閉，全橋（Full-Bridge）動作從示波器上根本看不出來。

我們只能從樓主提供的波形，合理猜測應該是上臂（High Side）和下臂（Low Side），導通的時間有重疊。
" A6 c4 m5 o5 L* X& c! b, w: B5 f
2 G/ P) g' I# r5 ~( O

超級狗

LinGou 发表于 2025-11-20 09:55
是的，之前我也考虑过，但是没有办法模拟，公司也没有洗衣机

樓主：
根據您提供的資訊，感覺接近問題核心了。

• 晶閘管（SCR）的關斷時間 tg，如果加上環境造成的影響，有機會落在短路的臨界邊緣上。但涉及逆變器工作頻率，即使電壓反轉的死區（Dead Time）無法拉大至 ms 級別，看有沒有辦法再增大至 200μs ~ 500μs？
• 發熱同樣是會拉長晶閘管（SCR）的關斷時間 tg，如果能加強散熱的話，設計上應該嘗試改善。
• 電感性負載（Inductive Load）看起來在使用情境上是無法避免，且無法預期電感負載大小。輸出必須追加反驅電動勢（Back-EMF）抑制電路，例如並聯 RC Snubber、MOV 或 TVS 管。即便無法解決問題，應該也能降低返修率（Return Rate）。下面及之前的檔案都有建議！
• 我猜您是無法到現場察看環境，能透過客服或代銷商，收集到更多使用環境或損壞時機，也許能再找到一些蛛絲馬跡。
• 狗弟提供的技術文檔，對晶閘管（SCR）的特性及使用問題有詳盡的介紹。尤其是 ST 那幾篇非常的經典，值得深入研究研。
  

2 N* y% X. G0 Z( Y- W4 w2 [5 J2 T
# \  `3 C; y( }: K  d; V% I

超級狗

LinGou 发表于 2025-11-18 19:13
其实产品是相对稳定的，只是在客户端会有个5-10%的故障率，故障现象就是交流侧异常了，对客户寄回的一台 ...

狗弟僅能給樓主幾個看法：

• 5% ~ 10% 的不良率算很高了！根據描述所謂的穩定是在實驗室裏面，到了客戶端完全不是那麼一回事，一定是有些條件咱們忽略了。
• 假使樓主給的不良品照片，沒經過一些清理。那個看起來貌似瞬間炸裂，而不是慢慢悶燒造成的。
• 如果懷疑瞬間大電流是 MOV 保護元件造成的，就把 MOS 管的源極（Source）翹起來繞根線，用電流探棒量測看看。工程是講證據，不是靠猜測。
• 根據敘述、果真如我猜測，晶閘管（SCR）是用來控制電壓反轉，而 MOS 管則是用來做 PWM 控制。之前的上臂（High Side）和下臂（Low Side）導通的猜測，容易發生在電壓反轉的時候，想請問晶閘管（SCR）動作間留了多少的死區（Dead Time）作保護？
• 如果一切控制都來自單片機（MCU），亦不排除是程序偶而出錯造成的。當然樓主想指控軟賤前，得先要有證據才行。
    B. h; C  ~: d" w7 X" e3 }! S

' q: A0 \# e4 m2 X3 m; X5 {
) y3 P" d7 I* h* a6 O

Sleep_xz

MOSFET可以找手册的典型电路测一测

LinGou

上面两个是晶闸管，下面两个是MOS，都是芯片输出PWM给到对应的管子。
测试是在浪涌发生器模拟浪涌的条件下测试的，所以怀疑前面的脉冲电流是因为管子关断不及时产生的浪涌电流。
MOS管的浪涌防护是DS并联压敏电阻（Vac：300V V1ma：470  10/1000us）

超級狗

/ y9 ]& \) v8 P" v+ k1 x. m" k

LinGou 发表于 2025-11-17 14:09
' K: ]6 _: t0 z上面两个是晶闸管，下面两个是MOS，都是芯片输出PWM给到对应的管子。
" v. }' r' ]* Z( b测试是在浪涌发生器模拟浪涌的条件下 ...

• 就是要知道是什麼樣的芯片產生的 PWM？上臂（High Side）和下臂（Low Side）有做死區（Dead Time）保護嗎？上臂（High Side）和下臂（Low Side）同時導通，等於是電源短路到地。
• 逆向電流或突波，有可能是電感性負載（Inductive Load）的楞次定律（Lenz's Law）所造成的。電機線圈本身就是一個大電感，需要加 TVS 或 RC Snubber 電路抑制反驅電動勢。
  

huo_xing

LinGou 发表于 2025-11-17 14:09
" S. ^7 b% Z' I/ j+ ]上面两个是晶闸管，下面两个是MOS，都是芯片输出PWM给到对应的管子。
测试是在浪涌发生器模拟浪涌的条件下 ...

晶闸管和mos的参数特性决定了晶闸管比mos开通慢很多。
  |" v1 p# [  ]3 G% ]还有，看你上桥用的光耦驱动，光耦参数是否能满足要求?
( `3 i. N6 N& j; D3 o优先怀疑上下管直通了。
8 f; ?+ L2 g: _5 @% k* t

超級狗

huo_xing 发表于 2025-11-17 19:07
晶闸管和mos的参数特性决定了晶闸管比mos开通慢很多。
还有，看你上桥用的光耦驱动，光耦参数是否能满足 ...

其實，晶閘管（SCR）相對之下是關斷（Turn-Off）時間慢，而不是開通（Turn-On）時間慢，參數表中的 tq 就是關斷（Turn-Off）時間。
0 c/ @2 b! ?- ^
除了龍大質疑光耦（Photo Coupler）特性是否匹配外，開關時間還要把光耦（Photo Coupler）的延遲（Delay）也算進去，只不過光耦（Photo Coupler）的延遲（Delay）相對低就是。
3 ?* d3 r$ Z& j% i# O0 h2 |7 h
2 \: `) n3 D1 e! q1 M3 H0 U9 x這個架構看起來，是不太可能有什麼死區（Dead Time）控制了，炸到爽似乎也是天經地義。

0 V; `+ x$ s( N* `. a

超級狗

超級狗 发表于 2025-11-18 07:43
* m, M& F+ [# ?  n/ ^9 i7 K其實，晶閘管（SCR）相對之下是關斷（Turn-Off）時間慢，而不是開通（Turn-On）時間慢，參數表中的 tq 就 ...

7 d8 h/ A9 ]1 H5 ?% m6 h. l2 M人工腦殘（AI）舉了一個晶閘管（SCR），導通電流（It）對關斷時間（tq）影響的範例。
% q' O& q( N# B% J5 P# C0 \
: d  I2 A4 t( r
  Z3 O' l- f2 l% i) B" u

導通電流（It）	關斷時間（tq）
2A	8µs
10A	15µs
50A	30µs ~ 50µs

越高電流 → tq 增加 2 ~ 4 倍都常見。

超級狗

LinGou 发表于 2025-11-17 14:09
  A: Y1 c8 `0 H# h# r) g上面两个是晶闸管，下面两个是MOS，都是芯片输出PWM给到对应的管子。
测试是在浪涌发生器模拟浪涌的条件下 ...

# T! K  D5 o- v" N爺死踢（ST）晶閘管（SCR）參數詳細解說！
/ t3 n1 T; c* ?+ [: C0 {( _, D

huo_xing

超級狗 发表于 2025-11-18 07:43
其實，晶閘管（SCR）相對之下是關斷（Turn-Off）時間慢，而不是開通（Turn-On）時間慢，參數表中的 tq 就 ...

% N& a, U8 T) C9 @3 q0 S1 g关断时间道理也一样啊。但是晶闸管开通时间不慢以前是不知道，涨见识了。在上管关闭，下管关断工作情况下。上管关闭慢了，下管正常开通结束是不是也是短路？
, [8 ]7 ]* ~# ?7 Q% r. N
! F1 I4 f% k8 e' j3 r

LinGou

超級狗 发表于 2025-11-17 15:53

就是要知道是什麼樣的芯片產生的 PWM？上臂（High Side）和下臂（Low Side）有做死區（Dead Time） ...

$ O8 r* W7 d8 f3 _* n% L死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

超級狗

LinGou 发表于 2025-11-18 14:02
死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

有死區（Dead Time）保護還要看是怎麼做的？不是有就過關了！
+ ^# g+ Y0 O  y# J3 M$ Y: t& E9 j
. N' C5 s, e# u/ ]晶閘管（SCR）的關斷（Turn Off）時間被電流的影響變化很大，如果裕度不夠、電路照炸不誤。
- u9 V' I9 ]3 B- v: I
, }2 X7 a& N- Y, |Littelfuse 的規格書中的 tq 只有某個電流的參考值，不是該電流值、根本沒有依據。

0 X$ Z* Q& T) j3 F$ J9 ?再則使用 PWM 是多快頻率？最大佔空比（Duty Cycle）是多少，沒算好都會造成致命的失誤。
2 ?# R8 _. E9 N+ j4 Y


, g+ D9 h* X* j4 V0 A

超級狗

7 }  C9 V0 [  v7 M- F- J2 r

LinGou 发表于 2025-11-18 14:02
: J+ W, P  V. y" c8 O" N; V0 g+ u死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

其實昨天人工腦殘（AI）有提到這一點：
5 q+ @$ e( @( Q3 g( l5 U: d4 l晶閘管（SCR）作為 PWM 調控，頻率最好 < 1KHz，太快晶閘管（SCR）會反應不及！
  ~. N9 E* K7 J3 ~5 f" X, Y
3 j- [* M% X, r$ U- |* f- B0 G+ h這是網路上一份模組的規格書，可以參考！
8 S  |2 x0 o( G0 I7 L



& A) }. m: @& ~$ S+ g$ k

超級狗

LinGou 发表于 2025-11-18 14:02
# Q# J/ S% |  o% [' v  [1 ?死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

剛才問了一位老同事，他以前也用晶閘管（SCR）做電磁閥（Solenoid）的全橋（Full-Bridge）控制。

1 P/ _* K( y3 x4 ~# w# \初期軟賤沒調好死區（Dead Time）時，經常在炸！
1 b# w/ t. r! m1 S8 Z6 J0 w
" `! d# }: W+ v, P: o: d

huo_xing

LinGou 发表于 2025-11-18 14:02
死区保护是有的，晶闸管使用的是S8012D，光耦使用的是TLV-3053，

问题关键是死区时间是根据什么来的，是晶闸管还是mos。还有我了解的晶闸管开关频率不能和mos相提并论的，别按mos要求调pwm频率了

# }6 ?. T1 d! U  {( x