Ostre dzwonienie, gdy włącza się MOSFET po stronie wysokiego napięcia w obwodzie pół mostka

18

Zaprojektowałem płytkę drukowaną (przeznaczoną jako element konstrukcyjny do prototypowania), która ma sterownik bramki bocznej wysokiego i niskiego IR2113 napędzający dwa tranzystory MOSFET IRF3205 (55 V, 8 mΩ, 110 A) w konfiguracji półmostkowej:

Schematyczny Układ PCB Obraz konfiguracji fizycznej

Po przetestowaniu obwodu z obciążeniem dowiedziałem się, że podczas gdy strona dolna przełącza się dość czysto, na wyjściu półmostka (X1-2) jest dużo dzwonienia za każdym razem, gdy strona wysoka włącza się. Zabawa z ustawieniem czasu martwego kształtu fali wejściowej, a nawet usuwanie obciążenia (cewka z rezystorem mocy szeregowo symulującym synchroniczny konwerter buck podłączony od X1-2 do X1-3) nie zmniejszyło tego dzwonienia. Poniższe pomiary zostały wykonane bez podłączonego obciążenia (nic w X1-2 z wyjątkiem sondy oscyloskopowej).

Dzwonienie

Najwyraźniej pasożytnicze indukcyjności i pojemności wystarczają do tego, ale nie mogę zrozumieć, dlaczego strona dolna działa tak dobrze, jak ona. Dla mnie oba przebiegi napędu bramki wyglądają wystarczająco czysto, a napięcia przechodzące napięcie progowe tranzystorów MOSFET są dość szybkie. Podczas przełączania nie ma koryta strzelania. Jakie są możliwe przyczyny problemu i jakie środki mogę podjąć, aby zmniejszyć objawy?

Zdaję sobie sprawę, że tutaj i na innych stronach jest wiele bardzo podobnych pytań, ale zamieszczone odpowiedzi nie były pomocne dla mojego konkretnego problemu.

Edytować

Podczas gdy na wejściu znajdował się kondensator elektrolityczny 2200uF (X1-1 do X1-3) do tłumienia stanów nieustalonych i szumu, wyraźnie nie tłumił żadnych wysokich częstotliwości. Dodanie kondensatora 100nF (jak zasugerował w odpowiedzi Andy aka) równolegle z kondensatorem elektrolitycznym, zmniejszyło o połowę dzwonienie na wyjściu (X1-2 do ziemi) i dzwonienie na zasilaniu (X1-1 do ziemi) z 10.

kondensatory

jms
źródło
4
To doskonały pierwszy post
symbol zastępczy

Odpowiedzi:

12

Spróbuj sondować szynę zasilającą. Założę się, że widzisz tam te kolce. Będzie to spowodowane długością ołowiu między zapasami na ławce a tranzystorami MOSFET. Najwyraźniej nie zobaczysz go po dolnej stronie FET, ponieważ twój zakres odnosi się do tej szyny, ale jeśli spróbujesz ponownie sprawdzić zasilacz, założę się, że tak.

Wypróbuj ceramikę 1uF lub 10uF na szynach zasilających, zamknij tranzystory MOSFET.

Andy aka
źródło
6
+1 Są trudniejsze sposoby, aby się tego nauczyć, takie, które mogą prowadzić do małych stosów wędzonych MOSFETÓW.
Spehro Pefhany
Metalizowana nasadka poliestrowa 100nF radykalnie zmniejszyła kolce, ale nie była konkurencyjna. Czy w takich aplikacjach kondensatory ceramiczne lepiej nadają się jako obejścia? Niestety w moim pudełku z częściami nie ma ceramiki o wysokiej wartości.
jms
1
To, co możesz teraz zobaczyć, to prawdopodobnie artefakty o zasięgu. Spróbuj podłączyć lunetę bezpośrednio do nasadki za pomocą możliwie najkrótszej pętli uziemienia. Indukcja w pętli jest często spotykana. Z tą czapką powinieneś być w porządku. Jak duże są teraz kolce?
Andy aka
Przy częstotliwościach, które widzisz, tak, ceramika będzie lepsza niż poliester.
WhatRoughBeast
@Andyaka Gdy sonda jest podłączona bezpośrednio do czapki 100nF, nie ma już znaczenia, który przełącznik FET, dzwonienie na wyjściu (X1-2) jest takie samo , a tętnienie na zasilaniu (X1-1 do X1-3) wynosi zredukowany do dwóch woltów. Wszelkie sugestie dotyczące dalszego osłabiania szczytów 20 MHz na wyjściu? Czy winny jest układ planszy?
jms
3

Zakładając, że poradziłeś sobie z ominięciem szyny zaopatrzenia, jak powiedział Andy, i spowolniłeś bramę, zwiększając R1 R7 i robiąc coś, aby wyłączyć się szybciej niż włączyć. Jeśli nadal dzwoni, to są dwie rzeczy do wypróbowania: możesz umieścić diody shottky 60 V w poprzek DS płetw i możesz umieścić tłumiki RC w DS każdego FET.

Autystyczny
źródło
1
Obie te sugestie działały dla mnie naprawdę dobrze. Pracuję nad bezszczotkowym sterownikiem silnika prądu stałego o napięciu 14 V DC, 80 A, za pomocą sterownika Texas DRV8305. Oto przydatny artykuł na temat tłumików : ti.com/lit/an/slpa010/slpa010.pdf Zastosowanie tej techniki projektowania tłumików i umieszczenie prostownika Schottky'ego na dolnym tranzystorze spowodowało zmniejszenie pierwszego piku dzwonienia z 28 do 16 V. Tłumik skrócił czas zaniku dzwonienia do połowy amplitudy z 300 ns do 125 ns. Tranzystory są równolegle 2 x PSMN8R7-80PS.
Ray Wales,
1

Myślę, że Andy aka otrzymał odpowiedź na ten jeden, ale chciałem wyjaśnić, że dzwonienie jest spowodowane indukcyjnością drutów prowadzących do FETS i pojemnością bramki FET. Tworzy to obwód LC, który rezonuje z częstotliwością opartą na indukcyjności i pojemności w twoim obwodzie. Zwykle efekt ten jest zmniejszany przez zastosowanie rezystorów tłumiących i przez możliwie jak największe skrócenie długości przewodu.

DerStrom8
źródło
0

Zmniejsz rezystor boczny do 22E, najprawdopodobniej naprawi to problem, często jest to spowodowane przełączaniem mosfetów na trudne, musiałem nauczyć się na własnej skórze

użytkownik77820
źródło