【经验】固锝P型MOSFET SSFD4031在自动售货机泄放电路上出现烧管现象如何处理？
笔者公司开发的一款自动售货机由于电机减速较快，因此在减速过程中存在电机线圈电流引起电源电压过压问题，为了解决这个问题使用固锝的P型MOSFET SSFD4031搭建了泄放电路，电路中与基准电路比较进行过压泄放。泄放电路如下图所示：
图1 电路图
其中R304和R305电阻并联的阻值是2.3K，TL431的内部框图如下图所示：
图2 TL431功能框图
根据欧姆定律，已知2引脚的参考电压是2.5V，分压公式2.3*U/(2.3+22)=2.5V;可以得到U的阈值电压是26.4V，也就是当电源电压超过26.4V时TL431的比较器就输出高电平，内部三极管导通、也就是TL431的阴极和阳极导通；从而R302、R303构成分压电路、MOS管Q302导通构成泄放通路，将电源电压快速泄放。当泄放电压低于26.4时泄放通路关断从而形成一个电源过压的的快速泄放电路的闭环控制。
初步验证时并没有出现问题，当大批量验证时偶尔会出现烧MOS管Q302（SSFD4031）的现象。进一步分析原因：用示波器测试MOS管SSFD4031栅极和源极电压如下图所示：
图3 测试数据
其中通道1（黄色）是MOS管源极电压，通道2（绿色）是MOS管栅极电压，粉色是通道1减通道2的差值。从波形上可以看出栅极电压滞后于源极电压，两者最大有5.22V的差值。查看SSFD4031的数据手册如下图所示：
图4 数据参数
根据数据手册可知5.22已满足开启电压的要求，此时源极和漏极的压差是24V，导通内阻是毫欧级别的阻值易产生较大的电流烧毁MOS管SSFD4031。找到了问题下一步就是解决问题，将C301电容去掉电压值没有变化。将C302电容去掉电压值有所减小，降到了2.01V，如下图所示：
图5 测试数据
初步判定是由于上电时给电容充电造成的栅源压差。在R302并联一个0.1μF电容加快栅极的响应速度。实际测试栅极源极几乎同时上电两者之间压差最大值0.8mV，不满足开启电压要求，测试图片如下图：
图6 测试数据
优化后的电路图如下图所示：
图7 优化后的电路
以上电路大家在遇到类似应用场合的时候可做参考。
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固锝MOS选型表
固锝提供以下技术参数的MOSFET选型，Vdss（耐受的最大电压）：-60V~700V，Id（能通过的电流）：-50A~200A，Pd（承受最大功率）：0.2W~500W，Rds（导通电阻）：0.135mΩ~120mΩ
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产品型号
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品类
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Package
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Config.
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Pd(W)
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Max Vds(V)
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Max Id(A）
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Max Vgs(+/-V)
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Vgs(th) Min (V)
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Vgs(th)Max (V)
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Typ Rdson（mΩ）at Vgs=4.5V
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Max Rdson（mΩ）at Vgs=4.5V
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Typ Rdson（mΩ）at Vgs=2.5V
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Max Rdson（mΩ）at Vgs=2.5V
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SSF2302
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MOSFET-N
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SOT-23
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Single
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0.9W
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20V
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2.4A
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8V
|
0.65V
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1.2V
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45mΩ
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60mΩ
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70mΩ
|
115mΩ
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选型表 - 固锝 立即选型
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描述- 该资料详细介绍了GSFQ3025型30V P-Channel MOSFET的特性，包括其主要产品特性、电气特性、热特性、典型电气和热特性曲线、封装尺寸以及订购信息。
型号- GSFQ3025
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型号- GSFW02066
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型号- GSFD6959
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型号- GSFN3013
GSFC0205 20V P沟道MOSFET
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型号- GSFC0205
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描述- 本资料介绍了GSFC0211型20V P-Channel MOSFET的特性。该器件采用先进的MOSFET工艺技术，适用于高效率开关电源和其他多种应用。它具有低导通电阻、快速切换和反向体恢复等特点。
型号- GSFC0211
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可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告，静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A；动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等，具备可靠性评估及老化实验能力。
实验室地址： 西安 提交需求>
可定制内充多极外充多极，平面多极和内外螺旋型各类充磁产品，多级充磁最多可做256极，通过环氧树脂加入稀土，模具压制支持多尺寸定制，
最小起订量： 1 提交需求>
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