FETの異常な発熱について

質問

ラジコンのFETを大容量のFETにしようと、元の回路をまねてHブリッジを構成してモーターをドライブしているのですが、どうもFETの定格電流より低い3A程度で異常にNチャンネルFETが発熱します。PチャンネルFETはほぼ発熱もなく良好です。信号はもとのFETの足からとっています。FETはNチャンネルがμPA2753GR、PチャンネルがFDS4935です。接続はそのまま信号線と電源と出力をつないだだけで抵抗などは一切入れていません。原因と解決策がわかる方、どうぞよろしくお願いします。

回答No.5

gouranga

fooberさんの

・ドライバの容量不足で、(ON/OFFの切り替わり時間が伸びて、)スイッチング損失が出ている

の可能性が高いような気がします。

FETのゲートは微少なコンデンサで、FETをスイッチング用途で使用する場合、そのコンデンサに充電が完了して初めてソースドレインが全通または全閉状態になるので、ゲートのチャージが完了する前にPWM信号が反転し、放電フェーズに移行するため、半端なチャージ状態になっている　と私は思いました。(ソースドレイン間が常に半開き)
これが原因だとすれば、ゲートの前段にプッシュプルバッファを設ければ改善するとは思いますが、実際ほかの原因も考えられますので何とも言えません..

でも、ラジコンのPWMって、高くても16kHz程度じゃないのかな？
だとしたら、チャージが完了できない...というのは考えにくいような

尚更曖昧にしてしまい申し訳ないです..

回答No.4

foobar

いろいろ考えられますが、、、

先の回答とも重複しますが、
・ゲート駆動電圧の不足で、FETがONしきれずに、損失が増えてる
・ドライバの容量不足で、(ON/OFFの切り替わり時間が伸びて、)スイッチング損失が出ている
・ゲート信号のタイミングがFETの特性と有ってない+ドライブ能力不足で、Nch-FETのOFFが遅れて貫通電流が流れて発熱している（NがOFFしきる前にPchFETがONしている)
・PWMのキャリア周波数が高すぎる(FETのスイッチングが追いつかない、還流ダイオードの逆回復特性と制御信号のタイミングが整合していない）
・回路の寄生インダクタンスや寄生容量が大きく、スイッチング損失につながっている
・そもそも放熱器の容量が足りてない

といったような原因が考えられるかと。

・FETのゲートを十分駆動できているか(ゲート電圧は十分か、ON/OFFは所定の時間内で切り替わっているか）
・FETの特性（スイッチング時間）とPWMのキャリア周波数、デッドタイムの設定、は合っているか
・（特に高周波でのPWMをするときには）回路の寄生インダクタンスなどが小さくなるように配置配線を工夫する
・損失を評価して、それを放熱できるだけの放熱器をつける
といったあたりの確認、対処が必要かもしれません。

お礼

回答ありがとうございます。あまり深く考えず作ってしまってので、ドライバとのマッチングやN-chとP-chの特性の違いなどがあるようですね。もう少し勉強してから作ります・・・。

回答No.3

tetsumyi

電気回路でFETだけを交換しても、まともに動作することは期待できません。
FETのバイアス電圧が最適になるように設計、計算をし直してください。
Nチャンネルだけが熱を持つのは明らかに動作点が狂っています。
同時に出力が増えれば放熱も増えますので放熱板も大きくしなければなりません。
回路図が無いと具体的な回答は困難です。

お礼

あまり詳しくないもので、安易に考えたのが間違いでした。
-Nチャンネルだけが熱を持つのは明らかに動作点が狂っています。
この可能性は高いです。残念ながら回路を乗せれる環境にないので乗せれません。回答ありがとうございました。

回答No.2

nttxinc

ここがかなり参考になるかと。
http://www.nc-net.or.jp/morilog/m41397.html

お礼

参考になるページを教えていただきありがとうございます。目的の電流よりかなり高い能力をもったFETでないとだめなようですね。とても参考になりました。

回答No.1

nrb

たぶん、放熱板をつないで無いからですね
又は、放熱板が小さい

適切な放熱板を入れてください

お礼

回答ありがとうございます。放熱板をつけるスペースがないため省いていたので、検討してみたいと思います。