Jump to content

    

Recommended Posts

Есть генератор на микроконтроллере, у него 2 выхода, которыми управляются 2 драйвера полумоста на IRS2181S. На данном этапе никакой нагрузки к транзисторам не подключено и они работают "в холостую".

Структурная схема:

Скрытый текст

2.thumb.JPG.9090493ce0397a08f8a83e87d6ebf861.JPG

Силовые транзисторы использую STP4NK60ZFP. VCC=50В. R1 и R2 нужны для наглядного отображения сквозных токов транзисторов далее по тексту. затворные резисторы не используются. все последующие осциллограммы были сняты на частоте генератора 250кГц. Для удобства буду описывать только половину моста, т.к. втора половина работает идентично первой.

Осциллограммы:

Скрытый текст

Это сигнал на затворе транзистора VT2 относительно GND при VCC=0. сигнал красивый и никаких всплесков на нем нет.

scope_29.thumb.png.b45e7f386330483769e60f8053b3adbe.png

Это сигнал там же но при VCC=50В. отчетливо видны всплески при открытии этого транзистора на нарастающем фронте, и при открытии транзистора VT1 на затворе VT2 появляется всплеск.

scope_30.thumb.png.aa3f332d623f594b0eae18e722ae63b0.png

Вот нарастающий фронт на затворе VT2 при VCC=50В поближе

scope_31.thumb.png.06c09fd700ebdc081b03f0ccd2295ae5.png

Скрытый текст

Далее осциллограммы с резистора R1 при VCC=50В

scope_27.thumb.png.74df85855ca2db2e55d2ee73a657741e.png

вот поближе

scope_28.thumb.png.1aeea03b91bf9787f2767cd59db1a468.png

а это сигнал на затворе VT1 относительно своего стока + падение напряжения на R1.

scope_32.thumb.png.835a7f770448d60d83039e0f7558a939.png

вот еще принципиальная схема:

Скрытый текст

2015237554_2020-06-2610_21_39.thumb.png.4abc5b6a7aff4471d04351cc5af66cdd.png

Соответственно проблема в сквозных токах, которые сильно разогревают транзисторы. Из того, что нагуглил - это похоже на эффект Миллера из-за паразитной емкости сток-затвор.непонятно, почему 1.5-амперный драйвер не может загасить этот всплеск... Как его побороть?

PS. На осциллограммах желтого канала плавает GND из-за того, что стояла связь по переменному току.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Плата? Или на соплях? Все проводники на ваших схемах - это индуктивности, а MOSFETы имеют ёмкости затвор-исток, сток-исток и затвор-сток. Было бы очень странно, если бы всё было "гладенько".

https://www.ti.com/lit/an/slla385a/slla385a.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, tdce.mvs сказал:

Есть генератор на микроконтроллере, у него 2 выхода, которыми управляются 2 драйвера полумоста на IRS2181S.

Так вы специально взяли микросхему без deadtime? Естественно будут сквозняки, потому что транзисторы не умеют мгновенно выключаться и включаться.

Share this post


Link to post
Share on other sites

DeadtTime присутствует. если смотреть на сигнал на затворе - идет нарастающий фронт, на нем есть всплеск, потом спадающий фронт и через какое-то время еще один всплеск, которого не должно быть. это как раз какие-то наводки с открытия верхнего ключа

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 минут назад, tdce.mvs сказал:

есть всплеск, потом спадающий фронт и через какое-то время еще один всплеск

Поэтично. Но такие вещи лучше сначала смотреть в симуляторе. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 минут назад, tdce.mvs сказал:

DeadtTime присутствует. если смотреть на сигнал на затворе - идет нарастающий фронт, на нем есть всплеск, потом спадающий фронт и через какое-то время еще один всплеск, которого не должно быть. это как раз какие-то наводки с открытия верхнего ключа

И картинок непонятно, раз у вас 4-канальный осциллограф показали бы все сигналы.

Если считаете что миллер виноват, т.е  в стоке нижнего транзистора слишком быстро изменяется напряжение и в затвор попадает, тогда снижайте скорость последовательным резистором в затворе.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, tdce.mvs сказал:

вот сигналы, которые вылетают с контроллера, в структурной они PWM1 и PWM2. дэдтайм 420 наносекунд

Ну и отлично. а теперь посчитайте какое напряжение будет на затворе нижнего транзистора через скорость нарастания на стоке. А проще конечно просимулировать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, tdce.mvs сказал:

вот сигналы, которые вылетают с контроллера

В подобных темах где-нибудь к пятой странице обычно обнаруживается ошибка в программе. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

накидал симуляцию в LTspice. времена и напряжения как в реальной схеме.

 

Скрытый текст

1231909453_2020-06-2615_41_57.thumb.png.0b4986cbb386689ea6aea6d5d8fd0318.png

вот сигнал на затворе нижнего ключа

Скрытый текст

820395375_2020-06-2615_42_35.thumb.png.5c9f58cb7abd89991cd56e10c9057983.png

это ток на резисторе R3

Скрытый текст

219198587_2020-06-2615_44_02.thumb.png.37e79f76f824f3fcdf821c1c6daa2bc3.png

среднее тепловыделение на транзисторе 38мВт. в реальности сложно сказать какое тепловыделение, но через пол минуты после включения корпус транзистора в руках уже не удержать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
35 минут назад, tdce.mvs сказал:

через пол минуты после включения корпус транзистора в руках уже не удержать

Поэтому нужно уменьшить частоту раз в 5, увеличить deadtime и, если эффект останется, искать ошибку в программе.

P.S. Вариант контрафактных транзисторов тоже нельзя исключать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, tdce.mvs сказал:

накидал симуляцию в LTspice. времена и напряжения как в реальной схеме.

А если добавить небольшую индуктивность дорожек и выводов(вроде в модели её нет) в исток?

Посмотрите например в  AN-937 "Gate Drive Characteristics and Requirements for HEXFET Power MOSFETs"

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.