destruction NPN à cause de Veb?

[Crashaan]

Bonjour à tous,

Je travaille depuis un petit moments avec ce montage suivant :



Dans la vie réel, ce montage fonctionne bien mais de temps en temps et ça je ne l'avais pas prévue, des surtensions apparaissent aux niveau de mon alimentation. Le gros PMOS survie aux surtensions mais il arrive des fois que ce soit Q1 qui décède.
J'ai réaliser des calculs et des simulations. j'en suis venu a la conclusion suivante que Q1 meurt car la tension VEB dépasse les 6V.
Lorsque M2 est saturé (ce qui est quasiment toujours le cas) :
Si VCC = 40V, je me retrouve avec VR2 = VEB = VCC - VR4 - VDZ1.
VDZ1 est un zener de 18V, VR4 = 40(R4 / (R1+R4)) = 14.12V environs.
Donc mon VEB = 40 - 18 - 14.12 = 7.88V > 6V.
Sachant que mon VCC peut hypothétiquement (et cela doit arriver) dépasser 40V, voici mes question :

1) Est que c'est possible que Q1 finisse avec sa jonction en CC entre sa base et son émetteur si VEBO est dépassé ?
2) Quand je fait des essais sur plaque lab ... et ben je remarque que VEB dépasse VEBO mais le transistor marche toujours bien après ... je n'arrive pas a le mourrut ! (donc je suis pas sur de mon hypothèse).
3) SI c'est la cause, comment je peut protéger mon VEB sachant que je ne connais pas les valeurs maximales de tension pouvant apparaitre sur VCC (autre qu'une TVS sur la ligne VCC).

Merci d'avance pour vos lumières
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[DAT44]

Bonjour,
perso, je pencherais plutôt pour un pic d’énergie, ton transistor est donné pour 200mW, perso je prendrais un peu plus costaud ...

[Crashaan]

Bonjour,

Je ne vois pas trop comment un pic d'énergie pourrais détruire le NPN, pourriez vous m'en dire un peu plus ?
d'après moi, le NPN (qui meurt) ne sert qu'a décharger la capa CGS du PMOS lorsque M2 arrête de conduire (fonction de sécurité)
donc en utilisation normal, M2 reste "passant" tout le temps et Q1 ne change pas d'état et reste "ouvert".
Mon hypothèse du VEBO est elle totalement fausse ?

[lutshur]

Bonjour,

Emitter-base breakdown voltage BVEBO IE = 100μA 4 - - V

Si Veb=8V, le transistor pourrait peut-être encore survivre. Ca dépend du spécimen que tu utilises.
Vu la faible fréquence, une diode en inverse entre émetteur et base devrait le protéger sans perturber.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonsoir,
je peux me tromper mais vu la valeur des résistances dans le circuit de base le NPN devrait gentiment passer en avalanche sans détruire la jonction BE, par contre il faudrait s'interroger sur le courant de charge de la capa de gate du PMOS.
JR

[Antoane]

Bonjour,

Tu appliques effectivement un |Vbe| relativement limité, et avec une grosse résistance série. La jonction BE passe donc en polarisation inverse mais sous une puissance très limitée, donc un échauffement limité. Cela peut dégrader les performances du transistor, mais a je doute que cela engendre une défaillance ctastrophique.
Comme indiqué par Lutshur, une diode en inverse de R2 règlera le problème.

Edit : quel est le mode de défaillance du composant ?

Un autre circuit de commande ci-dessous :

Avec en vert la tension d'alimentation et en bleu le Vsg du PMOS.
Q1 et R1 constituent une source de courant commutée, qui absorbe ~ 1 mA dans le collecteur de Q1 lorsque Vin = 5V, et 0 mA lorsque Vin = 0.
Ce courant traverse R2, qui définie directement le Vgs du PMOS.
Ce circuit assure donc une commande sous la "bonne" tension du PMOS, pour une très large plage de Vcc. Il suffit que Vcc > Vin + |Vgs_nom|, où Vgs_nom est la tension nominale de commande du PMOS -- soit souvent -5 ou -10 V.
Attention cependant : le NPN peut dissiper une puissance relativement élevée aux fortes valeurs de Vcc.

[Crashaan]

Bonjour,

Merci beaucoup pour vos réponse.
Donc le VEB n'est pas la cause de mon dysfonctionnement, moi qui pensait être sur une bonne piste ^^'.
Le mode de défaillance de Q1 est un court-circuit entre son collecteur est son émetteur. (il arrive même que M1 prenne aussi un coup et présente une résistance entre sa source et sa grille ...)
J'ai refait ma simulation et je me suis rendu compte que je pouvais avoir des pics de puissance à dissiper lors de l'ouverture de M1 pouvant dépasser les 0.4W mais la durée est très courte <4µs.
Je vais tenter de faire une approche théorique avec les valeurs de datasheet ...

[Antoane]

Bonjour,

il arrive même que M1 prenne aussi un coup et présente une résistance entre sa source et sa grille

Ca pourrait être du à une surtension réussissant à percer l'isolant de grille (mais il faudrait qqch de l'ordre de |Vgs|>40 V)
Ou un phénomène de hotspot, si la commutation du PMOS est très lente et se fait sous charge.
Ou autre chose.

J'ai refait ma simulation et je me suis rendu compte que je pouvais avoir des pics de puissance à dissiper lors de l'ouverture de M1 pouvant dépasser les 0.4W mais la durée est très courte <4µs.

Ca ne devrait pas poser de problème.

[Crashaan]

Bonjour,

Mon VGS est borné par la Zener à 18V donc je ne pense pas que ce soit cela qui détériore le fonctionnement de M1, la commutation de ON a OFF est trés rapide, de l'ordre du µS, par contre la commutation de OFF à ON est "lente", environ 200µs.
Concernant Q1 (le NPN), Je ne vois pas du coup qu'elle phénomène peut le faire défaillir et court-circuiter sont émetteur et son collecteur.
Hypothèse du VEB ; balayer car le courant est limité par R2.
Hypothèse d'une surpuissance lors de l'ouverture de M1 : balayer car la durée est très courte < 4µs.

Quelle peuvent être les autres pistes ?