МОП-трубки в практическом применении подвержены различным неисправностям, включая перенапряжение (лавинный пробой полупроводника), перегрузку по току (плавление соединительной проволоки или подложки), перегрев (разложение полупроводникового материала из-за высокой температуры) и т. д.

Проблема с перенапряжением

МОП-трубки имеют очень ограниченную устойчивость к перенапряжению, и даже превышение номинального напряжения всего на несколько наносекунд может привести к повреждению оборудования. Поэтому при проектировании схемы особое внимание необходимо уделять подавлению любых скачков напряжения или звона, чтобы гарантировать, что номинальное напряжение МОП-лампы находится в безопасном диапазоне.

Проблема с перегрузкой

Перегрузка по мощности является еще одной распространенной причиной выхода из строя МОП-трубки.Когда ток превышает абсолютный максимальный номинал и происходит недостаточное рассеивание тепла, МОП-трубка легко повреждается. Чтобы предотвратить это, инженеры должны рассмотреть соответствующие тепловые решения и обеспечить, чтобы ток оставался в безопасных пределах.

Проблемы с пробойом и перекрестной проводимостью

Состояние пробоя может возникнуть, когда управляющие сигналы двух противоположных МОП-транзисторов перекрываются, что приводит к одновременному срабатыванию обоих МОП-транзисторов, что приводит к короткому замыканию источника питания. Чтобы предотвратить эту ситуацию, переход переключения между двумя МОП-лампами можно ограничить, введя мертвое время, чтобы гарантировать, что одна МОП-трубка выключится раньше, чем выключится другая МОП-трубка.

Проблема с свободным текущим путем

При коммутации тока через любую индуктивную нагрузку при выключении тока генерируется обратная ЭДС. Это может вызвать проблемы, если ни одно из распределительных устройств не обеспечивает свободный путь. Обычно ток свободного хода безопасно направляется обратно на шину питания через обратные диоды, подключенные встречно-параллельно каждому переключающему устройству.

Проблема медленного обратного восстановления корпусных диодов МОП-транзисторов

В некоторых случаях резонансный контур с высокой добротностью может привести к продолжению тока через внутренний диод полевого МОП-транзистора, а медленное обратное восстановление внутреннего диода может вызвать проблемы при попытке включения другого полевого МОП-транзистора. Чтобы решить эту проблему, можно добавить диод, чтобы облегчить ее и гарантировать, что ток свободного хода не приводит к проводимости МОП-диода.

Проблемы с приводом ворот

Если для управления затвором МОП-трубки используется слишком высокое напряжение, оксидный слой затвора может быть поврежден, что приведет к некорректной работе МОП-трубки. Следовательно, необходимо убедиться, что сигнал управления затвором не создает узких всплесков напряжения, которые могут превышать максимально допустимое напряжение затвора.

Проблема с недостаточным приводом ворот

Чтобы минимизировать энергопотребление в период проводимости МОП-трубки, необходимо убедиться, что МОП-трубка полностью включена. Если МОП-трубка включена не полностью, устройство будет иметь высокое сопротивление и потреблять много энергии в виде тепла. Поддержание напряжения на затворе от 10 до 15 В гарантирует, что большинство МОП-ламп полностью включены.

Проблема со скоростью переключения

Во включенном и выключенном состояниях МОП-трубка почти не производит потерь энергии, но в переходный период потребляется большое количество энергии. Поэтому переключение между состояниями должно производиться как можно быстрее, чтобы минимизировать энергопотребление при переключении.

Проблема паразитных колебаний

Возможности переключения высоких токов и относительно высокий входной импеданс МОП-ламп могут вызвать проблемы со стабильностью. В некоторых случаях высоковольтные МОП-лампы могут генерировать колебания на очень высоких частотах, что нежелательно, поскольку приводит к сильному рассеянию. Чтобы предотвратить это, необходимо свести к минимуму паразитную индуктивность и емкость вокруг МОП-трубки, а также использовать схему управления затвором с низким импедансом, чтобы предотвратить попадание паразитных сигналов на затвор устройства.

Проблема эффекта Миллера

МОП-трубки имеют большую емкость Миллера между затвором и стоком, что может вызвать проблемы в приложениях с быстрым переключением высокого напряжения. Чтобы решить эту проблему, можно использовать драйвер затвора с низким импедансом, чтобы минимизировать эффект Миллера, тем самым уменьшая воздействие любых пиков стока на затвор.

Проблемы с радиационными помехами для контроллера

Хорошая изоляция и экранирование контроллера и источника питания являются ключом к предотвращению излучаемых помех. Точки с высоким импедансом в цепях управления могут привести к ненормальной работе, поэтому важно обеспечить эффективное экранирование управляющей электроники.

Устранены проблемы с помехами на контроллере

Быстрое переключение больших токов может вызвать провалы напряжения и переходные скачки на шинах питания, вызывая помехи в схемах управления. Чтобы уменьшить влияние кондуктивных помех, необходима соответствующая развязка
и методы заземления нейтральной точки. Очень эффективно использовать трансформаторную связь для управления МОП-лампами, что позволяет предотвратить передачу электрических помех обратно в контроллер.

Проблема повреждения статическим электричеством

При установке МОП-трубок или IGBT-устройств необходимо принять антистатические меры, чтобы предотвратить повреждение оксидного слоя затвора.

Проблема с высоким коэффициентом стоячей волны

В импульсных системах проблема КСВ не столь существенна, как в системах непрерывного действия, но все же заслуживает внимания. Отраженная мощность может вызвать множество проблем, включая перегрузку оборудования с номинальной потребляемой мощностью и стоячие волны в линиях. Поэтому при проектировании необходимо учитывать вопросы согласования, чтобы минимизировать влияние отраженной мощности.

Ниже приведены некоторые распространенные причины и способы устранения перегорания МОП-трубок. Чтобы обеспечить стабильную работу МОП-трубки, необходимо уделить внимание конструкции схемы, рассеиванию тепла, приводу затвора, обратному восстановлению, пути свободного хода и другим вопросам. В то же время ключевыми факторами также являются предотвращение электростатических повреждений и снижение коэффициента стоячей волны. Принятие во внимание этих факторов может эффективно снизить риск выхода из строя МОП-трубки и повысить надежность системы.