電源POWER MOSFET焼損要因

質問

機械にカスタム電源を搭載した製品を作っています。
電源は、市販電源（１００V)をPWM制御外付けPOWER　MOSFET（規格：１２A/600V)ハーフブリッジで使用、トランスにて２４Vに変換している物ですが、LOW側のFETが焼損（ショートモード）にて、破損しています（４台）。保護として６Aのヒューズが入っていますが、溶断はしていません。
FETの解析結果は、G-D-S間短絡
電源を搭載した装置には、別電源の機械を接続していますが、FGは、筐体間、SGは、USBにて共有している状態です。
FETが破損に至る要因を知りたくご教授ねがいます。
又、１次側の故障要因を調べる方法について、アドバイスいただきたくお願いいたします。
電気的な知識が乏しく難儀しております。（部署：品証）
よろしくお願いいたします。

回答No.5

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(3)(4)再出
丁寧に補足して頂き恐縮しています。
残念ながら、当方から補足をお願いした事柄で、破壊原因の特定は難しそうです。
繰返しになりますが、正直に言って、回路設計者の協力なしで、故障原因の解析は困難でしょう。

ハーフブリッジ回路、駆動回路、高周波トランス、高周波整流回路などの具体的な情報、負荷に関する情報、PWMでどのような制御を行おうとしているのか、制御系の応答速度、負荷がどのようなもので、どのような挙動をするものかなど多くの情報を総合しないと真の対応は難しそうに思います。

上記のようなディープな情報を公開のQ&Aサイトに公開することは難しいでしょうし、公開して頂いたとしてもボランティアの範囲で回答できることは限定されます。
今回お問い合わせの問題が起こる以前において、相当の期間安定に動作していたのであれば、今回だけの突発事象かもしれませんが、実績が乏しいのであれば、設計的な課題の可能性も考慮なさることがよさそうです。
想定しうる過渡現象を、設計仕様として設計者に的確に提示できているかを確認なさることがスタートポイントのように思います。

大変に厳しい物言いで申し訳ございませんが、受け止めて頂ければ幸甚です。

お礼

ご返信ありがとうございます。
率直なご意見を頂きありがとうございます。
乏しい電気知識、経験で、困難な課題と思っていました。
設計が、海外のものであり、自社にその設計が、適正かどうかを
判断できる人がいない為のお伺いでした。
技術情報もどこまで公開できるかもわからず、つたない情報で
アドバイスいただいたことありがたく存じます。
今後は、想定とそれに対してのできうる限りのデータで、問い合わせを行う
事をしようと思っています。
尚、電源の突入防止回路にサーミスタを使っている所で、電源OFF⇒３秒⇒ON
を常態的に行っていることが気になっていますので、この辺を設計上の考えを
問い合わせてみようと思っています。

ありがとうございました。

回答No.4

ohkawa3

回答(3)再出
ご質問の文章と回答(1)さんへの補足を改めて読み直してみました。
「市販電源」とは、「商用電源」のことなのでしょうか？
私の描いた回路図の「市販電源」の部分に相当するのは、「ブリッジ整流回路＋平滑コンデンサ」なのかもしれませんね。

補足

ご返信ありがとうございます。
観測手順やご感想の部分大変参考になります。
アドバイスの内容を織り込んで、調査を進めたいと思います。

補足から図などを掲載する方法が分からず、分かりにくい補足となってしまいますが、もう少し説明させていください。
電源仕様：　入力定格１００V（AC)/50Hz、２４０V（AC)/60Hz　入力電流＝＜３A　
突入電流　３０Aat１１０V　
出力電圧２４V　定格電流　１０A

保護回路等概要
東電の１００Vを投入
L,Nのラインに各６Aのヒューズ
L,N間バリスタ　（サージ対策？）
N,FG間バリスタ　（サージ対策？）
ブリッジダイオードで清流
サーミスタ　（突入抑制？）
６A　ヒューズ
ハーフブリッジ　High（S)　へ

電源の設計は、弊社の要求仕様により中国企業で設計、生産している。

不足なものがありましたら、また、補足させていただきたいと思います。

回答No.3

ohkawa3

回路を文章で説明するのは難しいので、簡単な回路図を書いてみました。
この回路図で合っていますか？
残念ながら、この回路図程度の情報では、故障原因を推測することは困難です。
故障解析は、ハーフブリッジ部分の回路設計者にやってもらう必要があると思います。
まずは、壊れた部品を交換して動作復帰させたうえで、負荷条件をさまざまに変化させて、FETに加わる電圧、電流波形を観測することが常識的な手順になると思います。

以下は、単なる感想です。
・ヒューズでFETは保護できない（壊れたときに事故が拡大しないために設けるもの）
・FETに過電圧、過電流が加わらないようにする保護回路が不明
・市販電源の出力電圧、電流などの仕様が不明
・PWM回路の目的と動作が不明

回答No.2

fjnobu

ドライブの発信が止まったのでは無いですか？どのような回路か不明ですが、発信が止まるとショートしたりオープンになったりします。

回答No.1

TIGANS

この手の場合はドライバー回路設計じゃないかな。
ヒューズは出力にだけ付いていて
ブリッジのMOSFET直列にはついていないんでしょ？
放熱器はどれくらいのが付いてます？

補足

早速のレスポンス　ありがとうございます。

ご質問に対して、補足させていただきます。
回路図より、入力”L","N"それぞれにヒューズ（６A)及び、平滑コンデンサ後　Higth側FETの前にヒューズ（６A)が配置されています。
FETは、直列に配置されており、"ST-Micro　L6599”の推奨回路に比較的近い内容でした。
FETのヒートシンクですが、７０×１４．７×４０　T=5.0　（単位：ｍｍ）　にHigth,Low　FETを共用されています。
熱抵抗値は、未記載でした。
又、突入防止と思われるサーミスタがブリッジの後に配置されていますが、検索上での保護回路では、ブリッジの前であるのも気になりました。

すみませんが、引き続きアドバイスいただきますようお願いいたします。