Mos fet queimando com frequência

[Domenor]

Olá pessoal,  faço reparo em fontes de impressoras e tenho pego com frequência uma determinada fonte onde um mosfet que fica na etapa de baixa tensão entra em curto. Gostaria de saber se o motivo poderia ser a rede elétrica do cliente (variações bruscas, queda de energia) ou algum problema na impressora. Estou postando uma imagem com o esquema e o mos fet em questão Q271   Desde já agradeço as colaborações. Grande abraço!

 

[SoundShock]

Pelo que posso observar penso que esse mosfet serve para para fazer curto no C275, função a qual nao sei.

 

Se você souber a referencia dele fica mais fácil saber o que se pode passar. (Talvez algum ponto de tensão muito perto do limite máximo)

[Domenor]

O mosfet original eu nunca consegui ler o código em nenhuma destas fontes. Usei o AO4413; é um pouco maior mas encaixa perfeitamente nas trilhas e penso que suas características estão dentro do necessário, entretanto, posso estar errado! Lembro que mesmo fontes originais, que ainda não foram reparadas também estão ocorrendo este tipo de problema. 

[.if]

Pelo título achei que frequência alta estava causando problema...

amigo @SoundShock , ele tem uma função mais nobre. Observe o quarteto fantástico Q271 (o próprio) D271, L271, C271. Portanto sua função é um regulador chaveado de 24 para 3.3V, correcto? Realmente a causa da queima pode ser subdimenciomento do mesmo ou alguma proteção do circuito que não atua direito p.ex. a de sobrecorrente do Q277 ou falha de algum soft start (dá licença de xutar pow!). De fato to com preguiça de analisar o circuito todo. Alías se o bixo entra em curto, a parte lógica é obrigada a contar com alguma proteção se não vai pro saco.

 

Mas k entre nós ... que oscilador transistorizado maluco mêo. O que nos leva a conjecturar também sobre a possibilidade de avaliar a frequencia de chaveamento: estaria esta correta? se não, teria o autor alguma inspiração do além ao escolher um título de dúbio sentido? Eu hein...

[vtrx]

Verifique se D101 esta com alguma fuga.

[MOR_AL]

Se o mosfet entra em curto, pode ser:

 

1 - Tensão máxima VDS sendo alcançada.

 

Quando ele estiver conduzindo a tensão VDS é nula, então não é quando conduz.

Acontece que quando o mosfet cortar  a tensão fica negativa no dreno com a tensão de condução do diodo D271. No source a tensão fica com aproximadamente a tensão da fonte de +24V. Então, logo após cortar a tensão VDS fica com aprox. -24V - VD. aprox. -25V.

Isso enquanto houver energia no indutor. Se a corrente no indutor for a zero, após algum tempo no corte, a tensão de dreno é igual a tensão da fonte de 3,3V. Então a tensão VDS fica com algo como -24V + 3,3V, ou cerca de -20V.

Com relação ao item 1, seria necessário um mosfet com VDS máximo superior a 25V. 50V já seria bom. Acontece que quando não houver carga ou quando houver pouca corrente na fonte de 3.3V, podem ocorrer oscilações em mais alta frequência que a de chaveamento da fonte durante o início do corte de Q271. Teria que medir a frequência de chaveamento, para ver se não está muito alta, a tensão de dreno com pouca carga na fonte de 3,3V e sem nenhuma carga e a corrente de dreno.

 

2 - Corrente máxima de dreno sendo alcançada.

 

A medida da corrente de dreno em máxima carga na fonte de 3,3V permite verificar se a máxima corrente é alcançada. Observe que normalmente a temperatura do mosfet é alta, então verifique a especificação para 100ºC na junção do mosfet.

 

3 - Temperatura máxima da junção sendo alcançada.

 

A causa mais provável é por dois motivos:

 

3.1 - Muitas comutações corretas. Apesar das comutações serem rápidas, o seu número é muito alto. Isso produz muito calor. Em outras palavras. A frequência de chaveamento está muito alta.

 

3.2 - Poucas ou número correto de comutações (ou frequência de chaveamento correta). Pode haver lentidão, ou demora na comutação do mosfet. O mosfet fica tempo além do previsto em região linear, ou durante a transição cortado para saturado ou vice-versa.

Por isso é muito interessante obter a forma de onda em um osciloscópio tanto da tensão de dreno como da corrente de dreno AO MESMO TEMPO E COM CARGA MÁXIMA na fonte de 3,3V!!!

Quando menciono a tensão de dreno, seria ideal medir a tensão VDS, mas como o source está praticamente na fonte de 24V, fica um pouco difícil.

 

Uma última informação. Seria o item 3.3.

3.3 - A tensão de condução VDS está alta por algum motivo, como tensão VGS insuficiente, ou RDS(on) muito alta, que multiplicada pela corrente que vai para a fonte de 3,3V, faz dissipar uma grande potência no mosfet, aumentado sua temperatura da junção até que queime.

 

Esse circuito com componentes discretos fica muito difícil de analisar e corrigir o problema. Se pelo menos você tivesse uma explicação do funcionamento do circuito, aí a coisa não seria tão difícil.

Quando o mosfet queima, algum fusível também queima?

 

MOR_AL

[albert_emule]

O mais estranho é que parece uma fonte estabilizada usando mosfet de canal P

Até tem uma referencia de um regulador de precisão do tipo TL431.

Abaixa de 24V para 3,3V.

 

Não deveria usar mosfet, pois geralmente o chip do mosft é composto de múltiplas células. Quando usado na região linear, ocorrem pontos quetes onde as correntes entre as células ficam desiguais. Por isso queima. Mosfets são mais adequados para operar sendo acionados por PWM. Há não ser que o mosfet seja de um tipo especial.

 

 

O mais adequado seria o uso de um transistor bipolar.

[mroberto98]

Parece uma falha de projeto, o circuito de protecao de sobre corrente nao é eficaz!

[xyko-2020]

Pelo título achei que frequência alta estava causando problema...

Também fiz esta confusão. Trocaria essa "frequência" por "de vez em quando".

Mas indo ao assunto, caro autor, são muitas as fontes que acontece isto?

[.if]

caro amigo @albert_emule, note a sutil conexão entre Q,D,L,C271. Por acaso não lembra isso...

...?

Acho que em sã consciência não fariam redução linear de 24 pra 3.3 além do + com mosfet. Mas sei lá... tem lôco pra tudo

 

Agora sério...se o amigo mestre @MOR está com dificuldade pra analisar o circuito transistorizado, quem dirá nós, meros mortais.

Ainda acho que um LM2576 teria resolvido a parada toda.

Feliz Natal a todos (que frase original!)

 

(edit.. erro de concordância)

[albert_emule]

@Isadora Ferraz

 

Esta fonte é linear. O indutor só está alí servindo de algum filtro.

Basta analisar as realimentações.

 

Realmente o projeto é bem ruim.

[.if]

perdão. então me confundi (pra variar). Neste caso tens razão: o projeto é superruim

[Domenor]

Desculpem pela confusão do título. Eu quis dizer "queimando varias vezes"; caro Albert, esta fonte não é chaveada? Não postei o esquema inteiro pra poder destacar o mosfet. Vou salvar o arquivo e postar novamente.

[.if]

oi. eu de novo. voce não gritou @albert_emule direito. Por isso ele não respondeu ou aguarda você postar o esquema todo.

Vejamos...a fonte é chaveada mesmo. A regulação entre 24 e 3.3 é que é linear segundo o amigo e mestre. E por quê cargas dágua não pegaram a partir do 8V pelo menos?! Cara. num conseguindo nem dormir direito por causa disso!!

Agora uma curiosidade: se 3v consome meros 200mA, o mosfet vai consumir cerca de 6W. Ele deve ter um bom dissipador e claro, especificado pra trabahar linearmente com isso. Por curiosidade, posta o data'*****' dele ou  uma foto da fonte pra gente ver. Bem, de fato o consumo de 3v não deve ser tão grande assim (apesar de ter um fusível em série que deve ser de 100mA ou menos). Foi só xute. E anda logo senão vou ficar mais noites sem dormir!!

[Domenor]

Olha Isadora Ferraz, estou na rua agora então, pelo menos até o final da tarde você vai ficar angustiada! Mas só pra adiantar alguma coisa, este mosfet não tem dissipador, ele é de um encapsulamento menor um pouco que o soic8. Como eu disse acima, tenho usado o AO4413 pois não consigo decifrar o código do original. Mais tarde posto as fotos!

[albert_emule]

@Domenor Sabe informar qual seria a corrente de consumo neste fonte de 3,3V? 

Gostaria de agradecer o mestre @MOR por ter tido paciência de me ajudar naqueles cálculos de fonte chaveada. Quando eu montar a fonte posto um vídeo. 

[.if]

Olha lá o que vai responder pro mestre hein!. O AO4413 suporta 3W. Se ficar com 20.7V (24-3.3) trabalhando linearmente a corrente não pode ultrapassar 144mA hein... Cara é sério! este calor me faz mal. Tá matando meus neurônios já falecidos. Preciso de um dissipador... e bem grande!! tipo o de um.... alce?! aff kk

[albert_emule]

Não sou mestre rsrsrs. Mestre aqui é o MOR_AO (De verdade).

[mroberto98]

Eita confusao kkkk

Essa fonte nao é linear, é CHAVEADA, tanto os 24V quando a conversao dos 24V para os 3.3V é de forma chaveada!

tem que ter muita pratica em analisa de circuitos discreto pra analisar isso...

Lá vai:

Q277 e mais os resistores lá forma a protecao de corrente (todo mundo ja sabe), polarizando Q279 e cortando o Q274, assim deixando o Q272 ser polarizado para corte rápido do mosfet! (Tem que ser corte rápido porque isso ai é chaveado)..

Isso e uma fonte step down auto oscilante! Pra mim vai ser fácil porque eu ja cansei de projetar Flybacks auto oscilante kkkk

Quando liga a fonte, o +24V tem q subir, enquanto isso a fonte de 3.3V n pode entrar em funcionamento! Ta ai um trabalho para o Q281 e Q282 fazer!

Enquanto os 24V nao chegar em certo nivel, o Q281 nao sera polarizado, D206 que define o ponto (o Q281 que manda a tensão para polarizar o Q274 e que polariza o mosfet, sem ele o mosfet nao liga, e a fonte de 3.3V nao funciona, mas e isso mesmo que queremos!)

Depois que a fonte de 24V ja estiver no ponto, Q281 sera polarizado e mandara uma tensão suficiente (so pra comecar) pra fonte de 3.3V entrar em acao, depois que a fonte de 3.3V ja estiver com alguma coisa na saida, Q263 sera polarizado, que polarizara o Q282, liberando a tensão permanente para conducao de Q274 (q281 era so pra comecar)..

Antes do indutor tem uma onda quadrada, que sera realimentada via C301, D301 e R303 e D274 para a base de Q274, para uma forte polarizacao dele e do mosfet, é para nao deixar ele em media conducao!

Quem cortaria? É alto oscilante, nao tem frenquencia, enquando a tensão nao chegar em 3.3V, o mosfet nao corta, quando chegar, o IC201 comeca a conduzir... Ele conduzindo fara o C301 se carregar mais rápido (desviando a corrente dele que iria para a base de Q274 para o negativo), e depois que a tensão do lado de baixo do capacitor tiver baixa o suficiente para nao manter a polarizacao de Q274, Q274 solta e Q272 é polarizado para o rápido corte do mosfet! Nesse momento, a tensão do dreno ou antes do indutor vai para 0V ou -0.6V (D271), que vai integrar (realimentar) essa variacao para baixo via C301 E R303 intensificando o efeito!

Esse conjunto doido de D301, R303, D274, R301, servem para que a realimentacao da variacao positiva (reforcar a polarizacao do mosfet) seja intensa (via D301) mas no corte nem tanto pois Q274 e bipolar, se ele ja havia entrado em corte, praticamente nao precisa de mais nada, e com a energia acumulada no indutor, durante o corte a tensão na saida ainda esta subindo, então o IC201 ta la com X inprdancia desviando a corrente que vem do Q282 e 281... Talvez quando a energia no indutor acabar e ir de -0.6 a 3.3V o C301 ira integrar essa variacao polarizando o Q274... E ai tudo de novo... Pois no momento do corte do mosfet que a tensão antes do indutor é clipada em -0.6V, o C301 sera descarregado via D274 e os resistores em serie... Integrando então os 3.3... O suficiente para polarizar o Q274, a menos que o IC201 esteja com uma impedancia bem baixa, então pode acontecer dele nao voltar a polarizar, mas nao tem problema porque quando a tensão da saida cair um pouco, IC201 vai perder polarizacao e deixar a corrente que vem do Q281 polarizar o Q274...

O pwm e os tempos de de ligado /desligado pode ser definido entre L271 e Ip do sistema...

Nao tem pwm, ela so funciona de modo continuo, a realimentacao simplesmente pausa ou deixa rodar kkkkk

[Domenor]

Perdoem a morosidade para fornecer informações. Vou tentar dar as informações que cada um de vocês pediu. 

 

- D101 está ok

 

- Quando Q271 queima nehum fusível queima, aliás, como vocês podem observar na foto, não tem o fusível F201! Tem um jumper no lugar e é original! Pasmem! Nem eu nunca tinha observado isto!

 

- De um lote de 7 fontes, 6 estão com 0 Q271 em curto. Só pra detalhar: 2 com Q271+D104   2 com Q271   1 com Q271+D104+D271   1 com Q271+D271  De todas estas, apenas uma esta com o AO4413, as outras estão com o mosfet original.

 

- Medi a corrente dos 3,3V e o pico foi 1,32A estabilizando em 1,15A em uma impressora funcionando.

 

Agradeço a ajuda de todos até agora, inclusive a aula do mroberto98. Será que a colocação do fusível F201 evitaria a queima do Q271?

 

[mroberto98]

Essas queimas deve ser devido a surgimento de tensão maior nos 24v... D104 queimar só pode ser isso!

Tem como mandar o esquema completo incluindo o primario da fonte?

tensão alta nos 24V leva o Tanto o D104 como o Q271!

[vtrx]

Suponho que mediu a fuga de D101,aquecido, com multímetro analógico x10k.

Deve ser zero.

[.if]

de fato já sabíamos que era regulador chaveado desde o princípio. Só não quis contrariar o amigo pois o "basta analisar" foi tão convicto que fiquei sem jeito. kk . Mas bricandeiras à parte, creio que o mosfet pode estar queimando por tensão alta como disse o amigo @mroberto98 . Afinal ele suporta 30V apenas. Tente um de maior tensão. Ou tire do 24 e ponha no 8. Ou um diodo zener de potência em série pra reduzir a tensão de entrada um pouco. ou algo assim.  sei lá...

Ou deixe continuar queimando e você ganha na manutenção. rs. Bom melhor nao. pode queimar o seu filme.

[mroberto98]

Eu analisei toda essa fonte de 3.3V... Se ele tiver como passar o esquema completo (pois nao sei a onde vai a outra metade do foto?? Que faz a a realimentacao da fonte de 24V, pra mim ta estranho essa malha, mas n da pra ter certeza sem o primario!

Reparem no Q280 e PC1, pelo visto ta meio porco isso ai..

[.if]

aposto que você levou mais tempo pra analisar do que levaria pra projetar um regulador com lm2576 né? rs. li sua análise. bacana tentar explicar. e de quebra corroborar minha teoria do regulador chaveado.

 

Mas escuta aqui... dá pra desenhar pra mim? kk. brincando.. não precisa. aliás, não adianta kk

b.n.