Sto cercando di guidare un motore DC (12V, 100W) con MOSFET IRFP054N . La frequenza PWM è di 25 kHz. Ecco lo schema:

So che DSEI120-12A non è il diodo migliore per questo, ma al momento non ho di meglio. I diodi Schottky 3A, che ho anche provato, si surriscaldano molto velocemente.

Ecco le forme d'onda dell'oscilloscopio (A = drain MOSFET (blu), B = gate drive (rosso)):

Ciclo di lavoro più piccolo:

Sto ottenendo un picco di tensione allo spegnimento del MOSFET che dura circa 150 ns e ha un'ampiezza di max. 60 V. L'ampiezza rimane indipendentemente dall'aumento del ciclo di lavoro, della tensione o del carico sul motore. La larghezza del picco dipende dal carico sul motore (probabilmente dipende dalla corrente).

Ho provato:

• Aumentare la resistenza di gate a 57Ω per uno spegnimento più lento del MOSFET.
• Aggiunta di diodi Schkottky (SR3100, 3A) tra motore e MOSFET.
• Mettere vari condensatori attraverso il circuito intermedio e il motore. Questo a volte aiuta quando si opera con ciclo di lavoro basso e bassa tensione, ma quando si aumenta la potenza è presente di nuovo un picco.

Nessuna di queste cose aiuta a eliminare completamente il picco. Cosa interessante: lo spike non distrugge il MOSFET (dal momento che è valutato per 55 V), ma vorrei fare questo driver correttamente.

Sto cercando suggerimenti su cos'altro provare e perché questo picco è limitato a 60 V.

Aggiornamento: penso che un cappuccio elettrolitico da 1 mF non sia in grado di assorbire il picco di energia dal motore. Ora ho aggiunto un condensatore a pellicola da 2,2 uF sulla linea da 12V, un tappo in ceramica da 200 nF sul motore e un tappo in ceramica da 100 nF su MOSFET.

Ciò ha contribuito ad abbassare il picco anche se ora sto suonando allo spegnimento - probabilmente è necessario migliorare lo snubber su MOSFET. Ma l'ampiezza della tensione è molto più bassa (30 - 40 V al carico).

Prova a mettere un diodo Schottky proprio sul motore, poi un altro proprio attraverso i conduttori del motore dove lasciano il PCB.

Aiuta anche a garantire che la tua fornitura sia ben bypassata alle alte frequenze. Mettere un tappo di ceramica attraverso l'alimentazione vicino al punto in cui si trova l'alimentazione al motore. Alla tua tensione, potrebbe essere di 10 µF o giù di lì.

Non mettere un cappuccio sul FET e tenere piccolo il cappuccio sul motore e metterlo fisicamente vicino al motore. Non userei più di 1 nF o giù di lì.

$\Omega$

Questa antica nota applicativa descrive i vari tipi di circuiti snubber, incluso quando e come usarli. Potresti trovare qualche ispirazione lì.

Questo sembra essere un classico caso di induttanza vagante e abbinamento dei dispositivi.

Induttanza vagante

Permettimi di ridisegnare il tuo circuito per aiutarti a spiegare il punto.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Ho intenzione di ipotizzare ragionevolmente che l'AC provenga dalla rete elettrica tramite un trasformatore isolato e quindi sia possibile mettere a terra in modo sicuro il DC- (sul coperchio). Se questo non è il caso, hai anche altre preoccupazioni da affrontare.

Accettare questa ragionevole assunzione Stray1 & Stray2 può essere ignorato.

Questo lascia Stray3 , Stray4 e Stray5

Ognuno di questi contribuirà al superamento iniziale che stai vedendo. È prevedibile un tale superamento poiché si commuta forzatamente un carico induttivo. e mentre alcuni sono prevedibili, DEVE essere gestito per mantenere il picco al di sotto della tensione nominale del dispositivo (tensione nominale alla matrice).

Ora parte di esso sarà un artefatto durante la misurazione. Take Stray4,5 Se si aggancia la sonda dell'oscilloscopio sulla TERRA che si trova sul condensatore, questa induttanza vagante contribuirà alla tensione che si vede quando si inizia a commutare l'induttanza di carico.

Inizi a interrompere il flusso di corrente attraverso il FET e quindi V = Ldi / dt produrrà un po 'di tensione. Immediatamente ciò che stai misurando non è più la vera tensione del dispositivo.

Ora potresti affermare di aver agganciato il GND dell'oscilloscopio sulla gamba del FET, beh anche allora ci saranno alcuni randagi quindi ciò che stai vedendo potrebbe non essere la vera tensione del dispositivo.

Sul tema di Stray4,5 sono queste induttanze vaganti, di solito dovute a un layout scadente, che sono la principale causa di superamenti di tensione allo spegnimento. Stai tentando di interrompere il flusso di corrente attraverso di essi disattivando il FET, ma non hanno un percorso attraverso cui commutare. In quanto tali, tenteranno di mantenere la corrente che scorre attraverso il FET.

Lo Stray6 insieme a un lento (rispetto alla commutazione FET) impediranno ugualmente la commutazione della corrente di carico e di conseguenza comporteranno un aumento del potenziale Drain-Source.

Stray3 apparirà come un'oscillazione della tensione che entra nel circuito di potenza.

Squillo secondario

in entrambi i grafici puoi vedere alcuni squilli secondari. Ci sono diverse cause per questo

1. Gate drive inadeguato. Se la capacità del drive è piuttosto debole (o molta induttanza nei conduttori del gate) non sarà in grado di trattenere il dispositivo così bene e la carica che fluirà a causa della capacità millariale tenterà di accendere il dispositivo -> osc
2. Stray5 e Stray6 si oscureranno mentre gli scambi di energia tra i percorsi di commutazione
3. Se il FET è molto più veloce e scattante rispetto al diodo, è possibile causare oscillazioni di commutazione aggravate da Stray5 e Stray6

Soluzioni?

1. Controlla il layout! tracce corte e spesse, forse anche lamina per ridurre al minimo l'induttanza. Tieni al minimo la distanza tra DIODO e FET!
2. SE GateDrive è debole, miglioralo
3. SE GateDrive è potente, considera di aumentare la resistenza del gate per rallentare la disattivazione
4. Se il problema persiste, prendere in considerazione uno snubber attraverso il FET per mitigare il problema.