Jump to content

    
Hexel

Причина потерь в транзиторах

Recommended Posts

Так если верить результатам в статье, то даже значение, полученное двойным интегрированием, может составлять только десятую долю потерь. Только такой результат сходится с тем, что я наблюдаю. Энергия на заряд емкости действительно не будет равна запасенной энергии.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minutes ago, Hexel said:

Так если верить результатам в статье, то даже значение, полученное двойным интегрированием, может составлять только десятую долю потерь. Только такой результат сходится с тем, что я наблюдаю. Энергия на заряд емкости действительно не будет равна запасенной энергии.

Попробуйте увеличивать напряжение. Думаю, увидите увеличение потерь в соответсвии с формулой. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Фазосдвигающему мосту нужна нагрузка, чтобы он на самопереключение перешёл. Если так беспокоит ХХ — например, переходить на ЧИМ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

И снова здравствуйте! Достал с полочки проект, решил сделать работу над ошибками. Думаю, новую тему создавать нет смыла.

Вот файлы проекта, схема, топология и конструкция силового транса. Я конечно понимаю, что в нем все плохо, скажу больше, он рванул при первом включении. Потом я все-таки заставил его работать, но не надолго. Осталось много вопросов: откуда берется джиттер в задающем генераторе ШИМ, очень сильно слышный через трансформатор? в чем конкретно я ошибся, и чего не понимаю в топологии? может ли эта схема работать на пассивном охлаждении, с общим радиатором 414см2?

ККМ и доп. источник заработали без вопросов, тут накосячить не удалось. Хочу услышать оценку самого преобразователя, ну и моих знаний, в частности - что я делаю или понимаю не так?

1.zip

Share this post


Link to post
Share on other sites

MOSFETы серий Р6, Р7 для этой топологии не лучший выбор - диод медленный. Лучше CFD, CFDA. Ну или аналогичное от других конезаводчиков. С fast body diode короче. Не вполне уверен насчёт драйверов без резисторов в цепи затвора. Закрывать-то да, можно и быстро, но открывать-то зачем торопиться?

8 hours ago, Hexel said:

откуда берется джиттер в задающем генераторе ШИМ, очень сильно слышный через трансформатор?

Разводка, ёмкости всяческие - строго по даташиту. Отладьте сначала цепи управления - чтобы всё аккуратненько работало, особенно при включении.

Начинать настраивать силовую часть без обратной связи - прикрутите там чего-нибудь, чтобы фазу регулировать. С нагрузкой какой-нибудь. И опять смотрите управление - не полезли ли бяки.

Я бы на затворы MOSFETов повесил для начала по 1нФ - подольше поживут. Может быть. Пожечь ведро мосфетов в этой топологии - как два пальца

8 hours ago, Hexel said:

может ли эта схема работать на пассивном охлаждении, с общим радиатором 414см2?

О, ну это самый простой вопрос. Поскольку вы не посчитали нужным сообщить нам какие-то сведения о мощности и прочих мелочах, то лично я не возражаю - пускай работает.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 часов назад, Hexel сказал:

откуда берется джиттер в задающем генераторе ШИМ

Это не джиттер. Это называется неустойчивая работа контура регулирования. Может происходить по разным причинам, например, использование медленного ОУ в усилителе сигнала датчика тока (AD8605 - это нечто за гранью разумного). 

11 часов назад, Hexel сказал:

схема, топология

Это всё ненужное. Начинать нужно с моделирования усреднённой модели. Если не работает в модели, то и жечь транзисторы не имеет смысла.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пожалуй, буду отвечать по порядку.

Транзистор - согласен, неправ. Подбирать до 100нс? Или какой разумный предел?

Затворные резисторы решил не ставить исходя из тока драйвера source = 400mA, sink=650mA, получается открытие tr=25nC / 0.4A = 62.5нс. Не думаю, что это так быстро. с драйвером есть один вопрос, как он реагирует при подаче сигнала SD, в даташите написано, затворы притягивает к земле, но в реале сейчас вспоминаю, не проверил. И бутстрапные диоды вроде как не нужны, но опять же.

Джиттер - это дейтствительно про джиттер. До того, как в работу включается контур регулирования, на выводе 7(ct) видно дрожание пилообразного сигнала по периоду, так же и на выходах. В том числе, и с отключенной силовой частью. Хотя признаю, нормальную модель не составлял, только расчеты. Наверное, с этого сейчас и начну работу над ошибками.

Про ОУ - для работы контроллера нужен нарастающий токовый сигнал, для работы в токовом режиме. В референсе используется токовый трансформатор по "+" шины питания. Тут надо подумать еще раз, как лучше.

Вопрос тут к топологии в чем - правильно ли расположены return path? Хотя бы в первом приближении? Потому что TI говорит, что причиной джиттера является как раз неправильное подключение задающих резистора и конденсатора (выв. 7 и 8).

А по расчетам рассеиваемой мощности, у меня получилось 15Вт на полной нагрузке, кроме выходных диодов. То есть, насколько реальна эта цифра? И можно ли столько рассеять на таком радиаторе?

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 минут назад, Hexel сказал:

Тут надо подумать

Ну, если транзисторы горят, значит, быстродействия защиты по превышению тока недостаточно? Вы на структурную схему UCCx895 посмотрите - там два компаратора подключено к CS.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 hours ago, Hexel said:

Или какой разумный предел?

Для начала почитайте High-voltage MOSFET behavior in soft-switching converters: analysis and reliability improvements . Есть русский перевод.

Есть и более простая теория, не углубляющаяся во внутреннюю структуру транзистора, а объясняющая т.н "пробой по стойке" тем, что из-за наличия паразитных емкостей (сток-затвор) при быстром нарастании напряжения сток-исток выброс на затворе приоткрывает девайс. И привет. Особенно это актуально для низкопороговых транзисторов - SiC.  Из-за чего приходится и отрицательное запирающее напряжение использовать, и дополнительные ёмкости затвор-исток постоянно или на время переключения добавлять. Наверное "оба правы" (для SiC  теория в статье не работает). Благо способы борьбы по большей части те же.

14 hours ago, Hexel said:

Вопрос тут к топологии в чем - правильно ли расположены return path?

Честно говоря глаз\мозг сломаешь. Я пас. Но могу побрюзжать. Судя по всему это ваш первый phase-shifted мост? К сожалению при всех своих достоинствах такой мост не относится к числу топологий, которые можно разводить "как получится". Я предпочитаю всё управление выносить на отдельную платку ( TI тоже так часто делает), а иногда и драйверы. Гораздо проще решать проблемы и вносить изменения. 

 

15 hours ago, Hexel said:

Затворные резисторы решил не ставить исходя из тока драйвера

Затворные резисторы демпфируют колебательный контур, висящий на затворе. Если вы посмотрите на эквивалентную сему MOSFETа, то поймёте, о чём я. Конечно изготовители драйвера "гарантируют"... Но кто-нибудь уже получил с них компенсацию за сгоревшие транзисторы? :biggrin:

15 hours ago, Hexel said:

А по расчетам рассеиваемой мощности, у меня получилось 15Вт на полной нагрузке, кроме выходных диодов. То есть, насколько реальна эта цифра?

Не зная полной мощности, нам остаётся только гадать, реальна ли цифра. Видимо она очень секретная. Понимаю. Ватт 300? От себя могу добавить, что в 1кВт источнике мне примерно такого же порядка радиатора хватало.

15 hours ago, wim said:

Ну, если транзисторы горят, значит, быстродействия защиты по превышению тока недостаточно?

Защита дело хорошее и нужное, но если вышеприведённая статья права (а особых сомнений у меня нет, практика потверждает), то никакая защита от таких пробоев не спасёт, ибо что она может? Выключить драйвер? А MOSFETы и без него уже живут своей жизнью, точнее смертью :biggrin:  От перегрузок в нагрузке защита да, должна спасать. 

Повторюсь. Я бы отключил для начала обратную связь. Возможно имеет смысл перевести контроллер в voltage mode (в смысле организовать ему пилу вместо токовой). Крутить фазу и добиваться, чтобы всё работало нормально во всех штатных режимах. Потом уже отлаживать current mode (пресловутый джиттер)  и защиту. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Yuri7751 сказал:

Выключить драйвер? А MOSFETы и без него уже живут своей жизнью, точнее смертью  

Драйвер выключит транзисторы. Даже если боди-диоды некоторое время находятся в проводящем состоянии, у транзисторов есть шанс выжить. 

5 часов назад, Yuri7751 сказал:

перевести контроллер в voltage mode

Я тоже так думаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 minutes ago, wim said:

Драйвер выключит транзисторы

Поздно будет - там что-то вроде защёлкивания происходит - открывается внутренний паразитный транзистор. Собственно в статье объясняется. Причём холостой ход чуть ли не самый опасный режим (не считая КЗ). Вот от КЗ (или пробоя в нагрузке, как у меня было) защита должна спасать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11.01.2021 в 23:15, Hexel сказал:

в чем конкретно я ошибся, и чего не понимаю в топологии?

В каждой первой бумаге любого импульсного преобразователя сказано, что сильноточные контуры должны иметь стремящиеся к нулю паразиты, в т.ч., как следствие, быть минимальных размеров, и располагаться заведомо на расстоянии от слаботочных, а у Вас из силовых — единственно алюминиевый C16, плёночных нет, который находится ровно посередине силовой части, над и рядом с путями которой располагается слаботочная. Также заблуждение — вынос узла слаботочки в этажерку не отменяет это правило и сам по себе не решает эту задачу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/12/2021 at 12:23 PM, Hexel said:

Про ОУ - для работы контроллера нужен нарастающий токовый сигнал, для работы в токовом режиме. В референсе используется токовый трансформатор по "+" шины питания. Тут надо подумать еще раз, как лучше.

Вы измеряете ток по "-" шины питания с помощью шунта. Через шунт протекает такой же ток, как и через ТТ, так что формально Вы ничего не нарушили.

 

On 1/13/2021 at 9:43 AM, Plain said:

плёночных нет,

Не так просто поставить конденсаторы в непосредственной близости к стойкам. Если схема по datasheet, то после трансформатора тока их ставить нельзя. Если, как у автора, шунт,  то после шунта ставить нельзя. Трассировку удобнее сделать, если измерять ток силового трансформатора. Но ток  через ТТ в datasheet (ток через шунт) и ток силового трансформатора это разные токи. По логике возможны все три варианта, но нет ли подводных камней?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.