Чому мої POS-канали MOSFET продовжують вмирати на цьому Н-мості?

Отже, це мій Н-міст: Кожен раз, коли я починаю використовувати його в одному напрямку, P-канал MOSFET і NPN BJT, які належать до використовуваного напрямку, гинуть за секунди. Убитий MOSFET і BJT розробляють коротке замикання, тому я більше не можу використовувати інший напрямок. Вони гинуть без помітного тепла чи диму!
Контролер є arduino uno, і тільки N-канальні MOSFET приводяться в дію з ШІМ-сигналом, P-канали підключені до простих цифрових вихідних контактів. ШИМ-частота - це за замовчуванням 490 Гц для цифрових контактів 9 і 10(кожен вихід ШІМ індивідуальний). Я вже вбив 4-5 P-канальних пар MOSFET + BJT, це може статися з обох сторін. (Це залежить від того, який напрямок я використовую першим.) Двигун - двигун постійного струму склоочисника 12В автомобіля, джерело живлення - 12В 5А. Підключені джерела живлення 12 В і 5 В.

Це може бути правдою дві речі, але я не впевнений на 100%, оскільки не перевірив це ретельно:

• в колишній версії я використовував резистори 1k для R7 і R8, і у мене не було проблем. Я спробую це ще раз, але зараз у мене не вистачає POS-каналів MOSFET.
• коли я вирізаю смажену пару MOSFET + BJT, я можу використовувати інший напрямок, не вбиваючи решти пари MOSFET + BJT.

Допоможіть, будь ласка, що тут відбувається :)

• Чи слід використовувати резистор між NPN BJT та P-канальним MOSFET?
• Чи варто використовувати 2n7000 MOSFET замість 2N2222 BJT?

ОНОВЛЕННЯ: Я щойно випробовував H-міст з лампою 12 В 55 Вт замість двигуна склоочисника. P-FET і NPN були вбиті під час випробувань. Сторона N-каналу ведеться з 40% -ним ШІМ-сигналом. Без навантаження у нього не виникло жодних проблем.

UPDATE2: Я змінив назад R7 і R8 на 1k з 150R. Зараз міст знову працює без відмови компонентів. (Я не запускав його цілими днями, але за допомогою резисторів 150R відтворення несправності зайняло лише кілька секунд.) Я все-таки додамо кілька конденсаторів для роз'єднання на мосту між GND та + 12V так чи інакше, як запропонував Брайан. Дякуємо за відповіді всім!

Як ви роз'єднуєте джерело 12В?

Один з можливих режимів відмови полягає в тому, що індуктивні сплески від вимкнення струму двигуна (тобто зі швидкістю ШІМ) скидаються в джерело 12В через прохідні діоди. Так, це мало б статися, але ...

Якщо джерело 12 В не роз'єднаний та отримується від блоку живлення, не є акумуляторною батареєю, або подається через довгий (індуктивний) кабель, це фактично не джерело 12 В, але на мить підводиться до індуктивного напруги шипа. Що може бути значно вище рейтингів MOSFET ...

Слідкуйте за напругою 12 В за допомогою швидкого осцилографа. Якщо він показує ознаки сплеску перенапруги, збільшуйте його роз'єднання, поки цього не відбудеться. (Це повинно включати керамічні конденсатори 0,1 мкФ для низькочастотного опору, а також електролітичний конденсатор резервуара. І, можливо, стабілітрони на 16 В або 25 В на всякий випадок ...).

Я не знаю, що це ваша справжня проблема, але це одна база, яку ви ОБОВ'ЯЗКОВО прикрити.

R1 R2 є занадто великим для всіх, крім найменших неіснуючих месфетов. Це означає, що вони обертаються набагато повільніше, ніж увімкнено. Це означає, що навіть якщо ви думаєте, що ви включили якийсь розумний мертвий час, ви все одно отримаєте простріл і їмо фути. Я використовую додатковий транзистор для швидкого відключення, варто того.

Один з найпопулярніших M-каналів P-каналу активний - це визначає напрямок. Застосовуючи ШІМ до обох N-канальних MOSFET (як це передбачається у вашій схемі), ви отримуєте стрілянину через одну половину Н-мосту.

НЕ слід застосовувати ШІМ до обох пристроїв N каналів - застосовуйте їх лише праворуч внизу, коли активовано верхній лівий пристрій P-каналу АБО застосувати його лише внизу зліва, коли активовано пристрій правого верхнього P каналу.

РЕДАКТУВАННЯ - також ваші MOSFET P каналу перевернуті.

Одне, що мені виділяється, - це відсутність віддалених діодів у ваших БНТ. Оскільки ваш двигун є індуктивним навантаженням, він може дуже легко генерувати високі напруги у ваших FET, коли відбувається зміна струму (V = L dI / dT в індукторі). Ці напруги можуть легко перевищити показник виходу з ладу з’єднання джерел-злив у ваших БНТ.

Для вирішення цього питання, як правило, діод ставиться паралельно стику, щоб тримати напругу в чеку так:

(Зображення з: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/mosfets-and-catch-diodes/ )

Це "затискає" напругу на ПНТ.

@Autistic має рацію щодо R1 та R2 - така домовленість призведе до дуже повільного часу перемикання на P Fets. Ви можете розглянути можливість використання спеціалізованого насоса заряду P Fet замість BJT + Pullup.

Деякі перевірки санітарності

Чи можете ви перевірити сигнали руху? Дуже важливо, який FET увімкнено чи вимкнено.

forward: 
p1 on    p2 off 
n1 off   n2 on

backwards: 
p1 off    p2 on 
n1 on     n2 off

brake: 
p1 off    p2 off
n1 on     n2 on

Спробуйте наступні дії:

• зупинити будь-яку ШІМ
• відключити будь-який вантаж
• їдьте зі свого коду як: p1 on n1 off, зачекайте 500ms, p1 off n1 off 100ms (мертвий час), p1 off n1 500ms, p1 off n1 off 100 ms (мертвий час) та повторіть. Це створює тестовий сигнал, який легко налагодити.
• тепер вихід p1 n1 h-мосту повинен добре перейти з GND на 12V. Використовуйте область для тестування, або ви також можете використовувати маленьку лампочку. Підключіть лампочку між GND та виходом p1 n1 - вона блиматиме, щоб p1 добре. Підключіть його до виходу 12 В і p1 n1 - він блиматиме, щоб n1 добре.
• якщо у вас є область, перевірте, чи p1 і n1 не є перехресними. Перевіряючи цей сигнал, ви не побачите жодного іншого значення, ніж чистий GND, чистий 12В та деякий плаваючий GND за 100 мт мертвого часу.
• якщо у вас немає сфери застосування, ви можете встановити досить великий мертвий час, наприклад, 500 мс - це не може зашкодити :), але може врятувати вашого P-фета.
• тепер підключіть свій мотор замість лампочки, він буде працювати і повільно / зупинятися, як лампочка. Це підтверджує, що з жирами все в порядку.

Проблема

• Будьте дуже обережні щодо домовленостей про ШІМ вище. Ви можете дуже легко посмажити ваших тварин. Ви можете вмикати сторону P під час перемикання на N сторону, тому ви робите шорти (менші або більші - це може вижити при 20% ШІМ залежно від якості джерела живлення).

Зазвичай мікроконтролери мають спеціальний 4-вихідний ШІМ-драйвер з керуванням смугою. 4 ШІМ-сигнали можуть приводити в рух 4 жири, і ці сигнали синхронізуються та перевертаються, плюс враховується мертвий час. Додаткову інформацію див. У ШІМ мікроконтролерів PIC. http://www.ermicro.com/blog/wp-content/uploads/2009/01/picpwm_03.jpg

Оскільки Arduino не побудований для цієї мети, ви можете скористатися базовою логікою для отримання правильних ШІМ-сигналів. Мета полягає в тому, щоб n1 і p1 завжди керували взаємодоповнюючими, а також n2 і p2. Ви можете отримати це за допомогою ще декількох BJT: http://letsmakerobots.com/files/YG_H-Bridge1.jpg Тоді у вас є два штифта, якими можна керувати ШІМ.

Ви можете скористатись логічними воротами, як-от так: https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontrol/archive/2012/03/26/so-which-pwm-technique-is-best-part-2 і тоді у вас є чистий вперед / назад, плюс один штифт ШІМ, який рухає швидкість.

Цю статтю, можливо, варто перевірити: http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/

Ви впевнені, що перемикаєте ліворуч P-FET, коли застосовуєте ШІМ до правої нижньої N-FET?

Вам слід двічі перевірити орієнтацію на P-FET. Схоже, що P-FET знаходиться в зворотному напрямку, і ви отримуєте надмірне розсіювання потужності, коли проводиться діод корпусу P-FET. Виміряйте напругу на P-FET за ваших умов помилок. Якщо ви бачите близько 0,6 В через FET, коли 2N2222 увімкнено, то P-FET змінюється назад. Також перевірте напругу затвора P-FET під час несправності, щоб переконатися, що воно бачить менше 0,2 В.

Ви все ще бачите струм несправності, якщо виймаєте мотор із ланцюга?