Suoneria grave quando si attiva il MOSFET lato alto nel circuito a mezzo ponte


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Ho progettato un PCB (inteso come un blocco di prototipazione) che ha un gate gate IR2113 alto e basso che guida due MOSFET di potenza IRF3205 (55V, 8mΩ, 110A) in configurazione half bridge:

schematico Layout PCB Immagine della configurazione fisica

Dopo aver testato il circuito con un carico, ho scoperto che mentre il lato inferiore si accende in modo abbastanza pulito c'è un sacco di squilli all'uscita del semiponte (X1-2) ogni volta che il lato alto si accende. Giocare con l'impostazione del tempo morto della forma d'onda di ingresso e persino rimuovere il carico (un induttore con un resistore di potenza in serie che simula un convertitore buck sincrono collegato da X1-2 a X1-3) non ha ridotto questo squillo. Le misurazioni seguenti sono state prese senza carico collegato (niente su X1-2 tranne la sonda dell'oscilloscopio).

suono

Apparentemente le induttanze e le capacità parassite sono sufficienti per causarlo, ma non riesco a capire perché la parte bassa funzioni così come funziona. Per me entrambe le forme d'onda del gate drive sembrano abbastanza pulite, con le tensioni che transitano la tensione treshold dei MOSFET abbastanza velocemente. Non è presente alcun trogolo durante la commutazione. Quali sono le possibili cause del problema e quali misure posso prendere per ridurre i sintomi?

Sono consapevole che ci sono molte domande molto simili qui e su altri siti, ma ho trovato le risposte postate inutili per il mio problema specifico.

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Mentre all'ingresso c'era un condensatore elettrolitico da 2200uF (da X1-1 a X1-3) per sopprimere i transitori e il rumore, chiaramente non riusciva a sopprimere le alte frequenze. L'aggiunta di un condensatore da 100 nF (come suggerito nella risposta di Andy aka) in parallelo con quello elettrolitico ha ridotto della metà il suono dell'uscita (X1-2 a terra) e del suono dell'alimentazione (X1-1 a terra) di un fattore di 10.

condensatori


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Questo è un eccellente primo post
segnaposto

Risposte:


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Prova a sondare sulla guida di alimentazione. Scommetto che vedi quei picchi lì. Sarà dovuto alla lunghezza del cavo tra l'alimentazione del banco e i MOSFET. Chiaramente non lo vedrai sul lato FET inferiore perché il tuo ambito fa riferimento a quel binario ma, se avessi riprovato all'alimentatore, scommetto che lo faresti.

Prova una ceramica da 1uF o 10uF attraverso le barre di alimentazione e chiudi i MOSFET.


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+1 Ci sono modi più difficili per imparare questo, quelli che potrebbero portare a piccole pile di MOSFET affumicati.
Spehro Pefhany,

Un cappuccio in poliestere metallizzato 100nF ha ridotto drasticamente i picchi, ma non in maniera competitiva. I condensatori ceramici sono più adatti come cappucci di bypass in applicazioni come questa? Purtroppo non ho ceramiche di alto valore nella mia scatola delle parti.
jms

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Quello che potresti vedere ora sono probabilmente artefatti o-scope. Provare a collegare l'oscilloscopio direttamente attraverso il cappuccio con un cavo di messa a terra il più corto possibile. L'induzione nel circuito si trova comunemente. Dovresti stare bene con quel cappello. Quanto sono grandi i picchi ora?
Andy aka

Alle frequenze che vedi, sì, una ceramica sarà migliore del poliestere.
WhatRoughBeast

@Andyaka Con la sonda collegata direttamente al cappuccio 100nF non importa più quali interruttori FET, lo squillo sull'uscita (X1-2) è lo stesso e l'ondulazione all'alimentazione (da X1-1 a X1-3) è ridotto a due volt. Qualche suggerimento su come attenuare ulteriormente i picchi di 20 MHz in uscita? La colpa è del layout della scheda?
JMS

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Supponendo di aver risolto il bypass della ferrovia di rifornimento come ha detto Andy e di aver rallentato il gate aumentando R1 R7 e facendo qualcosa per spegnere più velocemente dell'accensione. Se continua a squillare, allora ci sono ancora due cose da provare; puoi posizionare diodi shottky 60V su DS dei feti e puoi posizionare snubber RC su DS di ogni FET.


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Entrambi questi suggerimenti hanno funzionato davvero bene per me. Sto sviluppando un driver per motori DC senza spazzole con una potenza nominale di 14 V cc, 80 A utilizzando un driver DRV8305 del Texas. Ecco un utile documento sugli snubbers: ti.com/lit/an/slpa010/slpa010.pdf L' utilizzo di questa tecnica di progettazione per gli snubbers e il posizionamento di un raddrizzatore schottky sul transistor inferiore hanno comportato una riduzione del primo picco del suono proveniente da Da 28 a 16 V. Lo snubber ha ridotto il tempo di decadimento della suoneria a metà ampiezza da 300 ns a 125 ns. I transistor sono 2 x PSMN8R7-80PS in parallelo.
Ray Wales,

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Penso che Andy aka abbia avuto la risposta su questo, ma volevo chiarire che lo squillo è causato dall'induttanza dei fili che portano ai FET e dalla capacità di gate dei FET. Questo crea un circuito LC che risuona a una frequenza in base all'induttanza e alla capacità nel circuito. Di solito l'effetto si riduce usando resistenze di smorzamento e riducendo il più possibile la lunghezza del conduttore.


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Ridurre la resistenza lato alto a 22E questo probabilmente risolverà il problema, questo è spesso causato dal passaggio dei mosfet a DIFFICILI, ho dovuto imparare a fatica

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