MOSFET 보호:적절한 보호 방법

어떤 것도 손상되지 않으며 여기에는 MOSFET이 포함됩니다. 그러나 MOSFET이 손상되는 이유는 무엇입니까? 결론은; MOSFET은 정격 이상으로 사용하면 손상을 입습니다. 따라서 MOSFET이 올바르게 작동하면서 오래 사용하려면 MOSFET 보호를 진지하게 고려해야 합니다. 다행히 복잡하지 않고 이해하기 쉽습니다. 그러나 이해하기 어렵고 MOSFET 보호에 대해 더 알고 싶다면 올바른 위치에 있습니다.

이 기사에서는 MOSFET 보호에 대한 모든 것과 애플리케이션 회로에서 MOSFET을 보호하는 방법에 대해 설명합니다.

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MOSFET 보호란 무엇입니까?

MOSFET은 잘못된 움직임으로 인해 쉽게 손상될 수 있는 깨지기 쉬운 장치입니다. 따라서 특히 회로에 설치되지 않은 경우에는 조심스럽게 다루어야 합니다.

그러나 설치된 MOSFET은 회로에서 유사한 장치(크기 및 구성 모두)만큼 취약합니다.

따라서 MOSFET 보호에는 MOSFET이 예기치 않은 손상을 효과적으로 방지하는 다양한 방법이 포함됩니다.

그러나 MOSFET이 손상에 민감한 이유는 무엇입니까? 음, MOSFET은 게이트 핀과 채널 사이에서 찾을 수 있는 초박형 실리콘 레이어를 특징으로 합니다. 이제 MOSFET은 절연층이 얇기 때문에 너무 많은 게이트-소스 전압(Vgs)에 의해 쉽게 손상됩니다.

MOSFET가 작동하지 않는 이유는 무엇입니까?

MOSFET

손상된 MOSFET의 정확한 원인을 파악하는 것은 쉽지 않으며 여기에 문제가 있습니다. 대부분의 경우 MOSFET에서 오류를 일으킬 수 있는 원인을 알지 못합니다. 또한 MOSFET에 장애가 발생하면 오작동이 발생하여 다른 장애 모드로 전환됩니다. 그리고 이것만으로는 MOSFET 고장의 원래 원인을 찾기가 어렵습니다.

고장 모드 또는 원인

다음은 MOSFET 오류의 몇 가지 원인입니다.

• 눈사태 실패

Avalanche 실패는 MOSFET의 최대 안전 작동 전압을 초과할 때마다 발생합니다. 그것은 파괴적이지는 않지만 결함이 있는 MOSFET을 남길 만큼 충분한 애벌런치 항복 전압을 유발합니다.

• 단락 부하

유도 부하에 단락이 발생하면 전류가 증가하여 전류 제한이 활성화됩니다. 이것은 현재 회로를 즉각적인 장애로부터 보호하지만 MOSFET의 안전을 보장하지는 않습니다.

따라서 너무 짧은 반바지를 유지하면 결국 실패하게 됩니다.

• 과잉 전력 소모

이 고장 모드는 방출되는 초과 전력의 양에 따라 다릅니다. 지속적인 전력 손실이 있는 경우 MOSFET은 회로에서 분리될 정도로 뜨거워집니다. MOSFET이 고장나는 것은 아니지만 MOSFET의 열 성능을 손상시킵니다.

• 이물질 손상

부스러기, 너트, 와셔, 스패너 및 볼트와 같은 이물질은 MOSFET에 심각한 손상을 줄 수 있습니다.

• 과전류

MOSFET을 통해 과전류를 흐르게 하면 고장이 발생합니다. 그러나 오류는 과전류가 얼마나 높은지, MOSFET을 통해 흐르는 시간과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다.

MOSFET 보호 방법

MOSFET 기반 회로를 켠 후 단 몇 분 만에 MOSFET이 과열되어 꺼지는 것을 발견하는 것이 일반적입니다. 모든 구성 요소를 올바르게 연결했음에도 불구하고 발생합니다.

따라서 모든 연결을 확인하고 확인했지만 MOSFET이 여전히 손상된 경우 MOSFET을 보호하는 가장 좋은 방법은 다음과 같습니다.

눈사태 보호

MOSFET은 접합 온도가 과도한 전압 조건으로 인해 절대 한계를 초과할 때 손상될 수 있습니다. MOSFET의 내부 바디 다이오드에 절대 최대 전압을 초과하는 초과 전압을 인가하면 애벌런치 전압이 발생합니다.

눈사태 보호 회로

출처:Wikimedia Commons.

이제 MOSFET 단자에 추가 외부 고전력 다이오드를 설치하여 이 문제를 쉽게 처리할 수 있습니다. 이 솔루션은 다이오드 전체에서 역전류를 공유하여 과도한 열 발생을 제거합니다.

표유 인덕턴스 제거

MOSFET의 일반적인 문제 중 하나는 표유 인덕턴스입니다. 표유 인덕턴스는 일반적으로 회로의 트랙 내에 숨겨져 있습니다.

MOSFET 회로도

출처:Wikimedia Commons

또한 전류 레벨과 스위칭 주파수가 높을 때 PCB 트랙(연결 경로)의 가장 작은 미미한 증가는 상호 연결된 인덕턴스를 생성합니다.

PCB 트랙

또한 비효율적인 과도 현상, 스파이크 및 전도로 인해 MOSFET 동작에 심각한 결함이 발생합니다.

이에 대한 해결책은 PCB를 만들 때 트랙을 더 넓게 만들고 장치가 MOSFET과 서로를 구동하는 드라이버 IC에 최대한 가까이 있도록 하는 것입니다.

보호 회로 차단기의 상징

출처:Wikimedia Commons

게이트 저항의 중요성

MOSFET의 드레인/게이트 핀을 가로지르는 유해한 스파이크는 MOSFET에 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다.

따라서 이 문제를 해결하기 위해 MOSFET 게이트 및 로직 입력 전압과 직렬로 낮은 값의 저항을 사용할 수 있습니다.

따라서 이 솔루션은 내부 커패시터의 기하급수적인 충전을 허용하여 음의 스파이크가 발생할 가능성을 줄입니다.

역 다이오드 사용

점진적인 충전 게이트 커패시턴스는 유해한 스파이크의 가능성을 무디게 하지만 커패시턴스의 방전도 지연시킵니다. 지연 방전이 발생하면 MOSFET이 스트레스가 많은 조건에서 작동하고 과도한 열이 발생합니다.

이 문제에 대한 해결책은 게이트 저항과 병렬로 역 다이오드를 추가하는 것입니다. 또한 로직 입력과 다이오드를 통해 게이트의 정전기 방전 경로를 만들어 방전 지연 문제를 해결합니다.

역다이오드 회로

출처:Wikimedia Commons

과열로부터 MOSFET 보호

과열을 방지하거나 열 발산을 허용하기 위해 MOSFET 기반 회로에 리플로 가능한 열 보호 장치를 설치할 수 있습니다.

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RTP는 MOSFET이 정상 온도에서 작동할 때 낮은 값의 저항기처럼 작동하며 MOSFET에 가깝게 장착된 것을 볼 수 있습니다. 이러한 방식으로 RTP는 MOSFET의 온도를 정확하게 감지할 수 있습니다.

과열 MOSFET 회로 수정

출처:Wikimedia Commons

또한 RTP는 MOSFET의 온도가 증가함에 따라 고가치 저항으로 전환됩니다. 따라서 이 스위치는 MOSFET에 전력이 흐르는 것을 차단하고 MOSFET이 손상되는 것을 방지합니다.

게이트와 소스 간 저항 사용

이것은 MOSFET을 보호하고 어떤 상황에서도 블로잉되는 것을 방지하는 강력한 방법입니다.

게이트와 소스(1K ~ 10K 사이) 사이에 저항을 사용하면 스위칭 신호를 제거하면 MOSFET이 빠르게 꺼질 수 있습니다. 래칭 효과와 손상 가능성을 모두 방지합니다.

게이트/소스 회로

출처:Wikimedia Commons

MOSFET 장치 보호를 위한 주의사항

N-채널 MOSFET 및 P-채널 MOSFET은 민감한 장치이므로 항상 주의해서 다루어야 합니다.

또한 회로를 통해 전력이 흐르는 동안 MOSFET을 연결하거나 분리하지 마십시오. 귀하와 귀하의 값비싼 MOSFET에 대한 전기적 손상을 방지하기 위해 항상 전원이 꺼져 있는지 확인하십시오.

마지막 단어

MOSFET

MOSFET 보호는 필수적이며 더 중요한 것은 잠재적인 문제와 이를 방지하거나 수정하는 방법을 아는 것입니다.

MOSFET 고장의 다른 원인으로는 배터리 공급 전압이 너무 낮아질 때 발생하는 배터리 결함, 급격한 감속, 모터 블랙, dV/dt 오류 등이 있습니다.

마지막으로 MOSFET의 고장률을 줄이기 위해 전자 회로를 적절히 조정해야 합니다. 이상으로 이 기사를 마치겠습니다. 추가 지원이 필요한 경우 언제든지 문의해 주시면 기꺼이 도와드리겠습니다.