Protección MOSFET:cómo protegerlo adecuadamente

Nada es inmune al daño, y eso incluye a los MOSFET. Pero, ¿por qué se dañan los MOSFET? La conclusión es; Los MOSFET experimentan daños cuando los usa más allá de sus clasificaciones. Por lo tanto, si desea que su MOSFET viva mucho tiempo mientras funciona correctamente, debe tomarse en serio la protección MOSFET. Afortunadamente, no es complejo y fácil de entender. Sin embargo, en el caso de que le resulte difícil de entender y quiera saber más sobre la protección MOSFET, entonces está en el lugar correcto.

En este artículo, le diremos todo sobre la protección MOSFET y cómo proteger los MOSFET en su circuito de aplicación.

¿Estás listo? ¡Entremos de inmediato!

¿Qué es la protección MOSFET?

Los MOSFET son dispositivos frágiles que puedes dañar fácilmente si haces un movimiento incorrecto. Por lo tanto, debe manipularlos con cuidado, especialmente cuando no estén instalados en ningún circuito.

Sin embargo, los MOSFET instalados son tan frágiles como cualquier dispositivo similar (tanto en tamaño como en construcción) en un circuito.

Por lo tanto, la protección MOSFET involucra todas las diferentes formas de evitar que su MOSFET sufra daños imprevistos de manera efectiva.

Pero, ¿por qué los MOSFET son tan sensibles a los daños? Bueno, los MOSFET cuentan con una capa de silicio ultradelgada que puede encontrar entre el pin de la puerta y el canal. Ahora, los MOSFET se dañan fácilmente con demasiado voltaje de puerta a fuente (Vgs) debido a lo delgada que es la capa aislante.

¿Por qué fallan los MOSFET?

MOSFET

No es fácil determinar la causa exacta de su MOSFET dañado, y aquí es donde está el problema. La mayoría de las veces, no somos conscientes de qué podría causar una falla en cualquier MOSFET. Además, una falla en un MOSFET hará que funcione mal y pase a un modo de falla diferente. Y esto solo hace que sea un desafío descubrir la causa original de la falla del MOSFET.

Modos de falla o causas

Estas son algunas de las causas de la falla del MOSFET:

• Fallo de avalancha

La falla de avalancha ocurre cada vez que supera el voltaje operativo seguro máximo de un MOSFET. Causa un voltaje de ruptura de avalancha que no es tan destructivo pero suficiente para dejarlo con un MOSFET defectuoso.

• Carga en cortocircuito

Cuando las cargas inductivas experimenten cortocircuitos, habrá un aumento de corriente que, a su vez, activará el límite de corriente. Si bien esto protege el circuito actual de fallas inmediatas, no garantiza la seguridad de sus MOSFET.

Por lo tanto, si tiene cortos sostenidos que son demasiado cortos, eventualmente causará fallas.

• Exceso de disipación de energía

Este modo de falla depende de la cantidad de exceso de energía liberada. Si hay una disipación de energía sostenida, el MOSFET se calentará lo suficiente como para separarse del circuito. Aunque no hace que el MOSFET falle, sí daña el rendimiento térmico del MOSFET.

• Daño por objetos extraños

Objetos extraños como virutas, tuercas, arandelas, llaves e incluso pernos pueden causar daños graves a un MOSFET.

• Exceso de corriente

Pasar un exceso de corriente a través de un MOSFET provocará una falla. Sin embargo, la falla depende de varios factores, como qué tan alto es el exceso de corriente y cuánto tiempo lo deja fluir a través del MOSFET.

Cómo proteger los MOSFET

Es común encontrar que sus MOSFET se sobrecalientan y se apagan en cuestión de minutos después de encender su circuito basado en MOSFET. E incluso sucede a pesar de conectar todos sus componentes correctamente.

Entonces, si revisó y confirmó todas sus conexiones pero sus MOSFET aún se dañan, estas son algunas de las mejores formas de proteger los MOSFET:

Protección contra avalanchas

Los MOSFET pueden dañarse cuando la temperatura de su unión excede el límite absoluto debido a condiciones de exceso de voltaje. Cuando aplica un exceso de voltaje más allá del voltaje máximo absoluto a través de los diodos del cuerpo interno del MOSFET, provoca una avalancha de voltaje.

Circuito de protección contra avalanchas

Fuente:Wikimedia Commons.

Ahora, puede manejar este problema fácilmente instalando un diodo externo de alta potencia adicional en los terminales del MOSFET. Esta solución ayuda a compartir la corriente inversa a través de los diodos, eliminando la generación de exceso de calor.

Deshágase de la inductancia parásita

Un problema común del MOSFET es la inductancia parásita. La inductancia parásita generalmente permanece oculta dentro de las pistas del circuito.

Diagrama del circuito MOSFET

Fuente:Wikimedia Commons

Además, cuando el nivel de corriente y la frecuencia de conmutación son altos, el aumento más pequeño e insignificante en la pista de PCB (ruta de conexión) creará una inductancia interconectada.

Pista de PCB

También causará graves defectos en el comportamiento del MOSFET debido a transitorios, picos y conducción ineficientes.

Una solución para esto es asegurarse de que sus pistas sean más anchas al hacer su PCB y asegurarse de que sus dispositivos estén lo más cerca posible del controlador IC que impulsa el MOSFET y entre sí.

Símbolo del disyuntor de protección

Fuente:Wikimedia Commons

Importancia de la resistencia de la puerta

Los picos dañinos en los pines de drenaje/compuerta del MOSFET pueden causar problemas graves a su MOSFET.

Entonces, para resolver este problema, puede usar una resistencia con valores bajos en serie con la compuerta MOSFET y el voltaje de entrada lógica.

Por lo tanto, la solución permite la carga exponencial de los capacitores internos, lo que reduce las posibilidades de que ocurra un pico negativo.

Uso de diodos inversos

Si bien la capacitancia de la puerta de carga gradual reduce las posibilidades de picos dañinos, también retrasa la descarga de la capacitancia. Cuando ocurre una descarga retrasada, hace que el MOSFET funcione en condiciones estresantes y genere un exceso de calor.

La solución para este problema es agregar un diodo inverso en paralelo con la resistencia de puerta. Además, maneja el problema de la descarga retardada al crear un camino para la descarga electrostática de la compuerta a través de la entrada lógica y el diodo.

Circuito de diodo inverso

Fuente:Wikimedia Commons

Proteger los MOSFET del sobrecalentamiento

Puede instalar protección térmica ajustable en su circuito basado en MOSFET para evitar el sobrecalentamiento o permitir la disipación de calor.

‘

El RTP funciona como una resistencia de bajo valor cuando el MOSFET funciona a temperaturas normales y puede encontrarlo montado cerca del MOSFET. De esta manera, el RTP puede detectar con precisión la temperatura del MOSFET.

Corrección del circuito MOSFET por sobrecalentamiento

Fuente:Wikimedia Commons

Además, el RTP cambia a una resistencia de alto valor a medida que aumenta la temperatura del MOSFET. Por lo tanto, este interruptor detiene el flujo de energía al MOSFET y evita que se dañe.

Uso de una resistencia entre la puerta y la fuente

Es una forma poderosa de proteger su MOSFET y evitar que explote bajo cualquier circunstancia.

El uso de una resistencia entre la puerta y la fuente (en cualquier lugar entre 1K y 10K) garantizaría que su MOSFET se apague rápidamente una vez que elimine la señal de conmutación. Y esto evita tanto un efecto de enganche como posibles daños.

Circuito de puerta/fuente

Fuente:Wikimedia Commons

Precauciones para proteger dispositivos MOSFET

Dado que los MOSFET de canal N y los MOSFET de canal P son dispositivos sensibles, siempre debe manipularlos con cuidado.

Además, no conecte ni desconecte su MOSFET mientras haya corriente en el circuito. Siempre asegúrese de que la energía esté apagada para evitar daños eléctricos para usted y sus costosos MOSFET.

Palabras finales

MOSFET

La protección MOSFET es esencial y lo que es más importante es conocer los problemas potenciales y cómo prevenirlos o solucionarlos.

No mencionamos algunas otras causas de falla de MOSFET que incluyen una batería defectuosa, que ocurre cuando el voltaje de suministro de la batería es demasiado bajo, una desaceleración rápida, un motor ennegrecido y una falla de dV/dt.

Finalmente, asegúrese de ajustar sus circuitos electrónicos correctamente para reducir la tasa de fallas de MOSFET. Bueno, eso concluye este artículo, si necesita más ayuda, no dude en contactarnos y estaremos encantados de ayudarle.