[jeka 0]

Отстраиваю силовой модуль, феты IRFP4468 (100v, 180A avalanche current, 1100A peak current, avalanche energy ~500mJ).

Схема - классический мост, т.е. 2 ключа - с плюса и с минуса, 3 фета параллельно.

Хочется добиться хорошего КПД => высокой скорости переключения. Сейчас упёрся в то, что при быстром закрытии ФЕТа, если рабочий ток на фазе более 1200А, на ФЕте образуется всплеск высокого напряжения из-за того, что он закрывается слишком быстро, а индуктивность цепи между плюсовым и минусовым ФЕТом мешает току быстро перетечь с только что закрытого фета на противоположный.

Решения, которые я вижу, следующие:

- поставить больше ФЕТов параллельно, чтоб ток лавинного пробоя распределялся - сильно увеличит стоимость и габариты, вообщем плохой вариант.

- перекомпоновка платы с целью минимизации индуктивности силовых дорожек к транзисторам - вариант, возможно кто предложит более правильную компоновку с сохранением технологичности сборки?

- увеличить время закрытия транзистора до безопасного - это понятно, но нагрев хочется минимизировать. Текущее время безопасного переключения 600-900нс - как-то многовато для хорошего КПД.

- поставить близко к транзисторам что-то наподобие трансила или диода с большим током лавинного пробоя, который сможет поглотить этот импульс. Хорошее решение, но не знаю такого компонента, чтоб дешево и сердито было? Трансил думаю пробьет сразу, диоды на такой ток дорогие получаются. Может что еще есть?

- поставить дополнительную емкость сток-исток, которая будет частично эту энергию забирать на себя. Недавно этот вариант придумал, надо просчитать-помоделировать-проэесперементировать. Возможно хорошее решение.

 

Может что-то знает/пробовал какие-либо другие решения?

 

п.с. прикрепляю 2 фотки. Компоновку платы (силовые дорожки проложены массивными шинами)

Вторая - осциллограмма момента пробоя. Желтый - напряжение затвора, синий - напряжение сток-исток.

Собственно момент пробоя - когда напряжение после плавного возрастания до 120 вольт резко падает. Снял осциллограмму тока на фазе, но там ничего интересного. Осциллограмму динамики изменения тока на транзисторе не снял, но планирую.

 

[VCucumber 0]

если рабочий ток на фазе более 1200А

а если он меньше 3 * 195 < 600 ампер все нормально ?

до 120 вольт

я давно заметил, что напряжение ограничения на стоке у ключей от ir на 20% выше номинала, т.е 100 * 1.2 == 120 вольт в вашем случае, это оно ?

- поставить дополнительную емкость сток-исток

шунтировать индуктивность цепи питания дополнительной ёмкостью между стоком и истоком, только не у одного, а у разных ключей

а если внутренние диоды не успевают, тогда добавить внешние

[jeka 0]

а если он меньше 3 * 195 < 600 ампер все нормально ?

Да. На токе до 600 ампер можно хорошо задирать скорость, главное не пробить диоды по reverse recovery, но оно порядка 10 мкс если не ошибаюсь.

 

я давно заметил, что напряжение ограничения на стоке у ключей от ir на 20% выше номинала, т.е 100 * 1.2 == 120 вольт в вашем случае, это оно ?

Они где-то писали что 100v феты проверяются на заводе на отсутствие пробоя на напряжении 115 вольт. Т.е. минимум 115 вольт у них есть.

 

шунтировать индуктивность цепи питания дополнительной ёмкостью между стоком и истоком, только не у одного, а у разных ключей

а если внутренние диоды не успевают, тогда добавить внешние

Так видимо и попробую - напаяю на ноги кондёров. И сниму осциллограмму тока шунтом в разрыве цепи. Но что-то мне подсказывает, всплывут другие приколы из-за этого. Например, дополнительная нагрузка из-за всплеска тока при открытии. Хотя она будут частично компенсироваться индуктивностью цепью от кондёров до транзистора и скорость открытия надо будет подбирать под емкость, но там процессы сложнее смотреть - шунт сложно подпаять и индуктивность шунта будет на результат влиять сильно. Либо смотреть на каком токе возникает пробой фета, что проще, но менее информативно. Вообщем попробую баланс скоростей открытия, закрытия и емкости найти.

 

Еще думаю как топологию изменить, чтобы плюсовой и минусовой блок ФЕТов разместить так, чтобы плюс и минус питания этих блоков были рядом, и на них конденсаторов налепить. Ибо сейчас цепь питания вносит бОльшую индуктивность чем соединение верхнего и нижнего блока ФЕТов.

[Plain 223]

Оба транзистора всех девяти пар должны быть каждый предельно рядом друг с другом и зашунтированы также предельно рядом каждая своим, в идеале безногим блокировочным конденсатором и двумя также безногими подхватывающими диодами на него, ну и драйверы затворов должны быть в явном виде рядом, а не где-то там "на верхних платах управления", через десяток ниток и соединителей — этот ответ логично и непосредственно уже содержался в данном вопросе про паразитные индуктивности, т.е. проектирование и разводка не адекватны задаче.

[HardEgor 87]

- перекомпоновка платы с целью минимизации индуктивности силовых дорожек к транзисторам - вариант, возможно кто предложит более правильную компоновку с сохранением технологичности сборки?

Вам вначале надо чтобы заработало, а потом выстраивать технологичность сборки.

Разводка неправильная - выстраивайте минимальные контуры силовых токов.

Для снижения индуктивности пропаяйте силовые дорожки медными шинами - чем толще проводник тем меньше индуктивность.

[Herz 6]

Для снижения индуктивности пропаяйте силовые дорожки медными шинами - чем толще проводник тем меньше индуктивность.

Из чего это следует?

[_Sergey_ 19]

А как вы их охлаждаете?

 

Драйвера мосфетов было бы хорошо поставить рядом с транзисторами, как сказал камрад Plain. Но пока влияние драйверов не критично.

 

Индуктивности у вас большие, не пожалейте денежек на многослойку.

Может вам сделать разводку? :smile3046:

[jeka 0]

К драйверам зря приципились. Там все хорошо. Дифпары и топология с компенсацией индуктивных выбросов нормально работает. На затворах всё чисто, к тому же при слонячей емкости затворов драйвера где хочешь размещай, все будет работать. А индуктивность дорог затвора только на руку - "хвосты" фронтов при переключении подтягивает.

 

С топологией проводников с током, да - больное место. Сейчас переразвожу, придумал примерно как, набрасываю компоновку. По ощущениям от компоновки - раза в 4 получится уменьшить индуктивность, что должно быть уже достаточно.

 

Про шины - там и так силовые дорожки усилены медью по 10+ квадратов.

 

p.s. Кстати, вот , америкосовая сила на 600А по документации - там топология примерно такая же, и серийно выпускается:

 

http://omeganaught.com/wp-content/uploads/...05/DSCN4789.jpg

[HardEgor 87]

Из чего это следует?

Из формулы индуктивности проводника. Насколько я помню, не прямая зависимость, но есть.

[krux 8]

на буржуйской плате отчётливо видно 8-ми слойную печатную плату.

 

[VCucumber 0]

на буржуйской плате отчётливо видно 8-ми слойную печатную плату.

тоже недавно задумался: 4 - неубедительно, 6 - было бы не плохо, 8 - совсем хорошо

 

Да. На токе до 600 ампер можно хорошо задирать скорость

так зачем 1200 там, где по паспорту не должно быть даже 600 ?

 

Они где-то писали что 100v феты проверяются на заводе на отсутствие пробоя на напряжении 115 вольт. Т.е. минимум 115 вольт у них есть.

сколько у вас питание, думаю, 48 вольт ?

 

Например, дополнительная нагрузка из-за всплеска тока при открытии.

вы не поняли, куда напаивать - шунтируем полумост, а не ключ

 

Еще думаю как топологию изменить, чтобы плюсовой и минусовой блок ФЕТов разместить так, чтобы плюс и минус питания этих блоков были рядом, и на них конденсаторов налепить.

ключи в два ряда с одного(+) и с другого(-) края платы, драйверы рядом с ключами

я по три ключа баянил - не понравилось, из-за разводки, лучше целыми модулями набирать

Изменено 24 декабря, 2016 пользователем Огурцов

[_Sergey_ 19]

ТС, уменьшите, пжл, последнюю картинку - трудно читать.

 

Мне тоже показалось на картинке многослойка. Ну, согласен, тут никак иначе. 4 слоя хотя бы, с толстой медью..

Еще интересно, как провода до мотора подключены. Их бы по уму косичкой заплести.

 

Скорость переключения можно отвязать от значения тока. Правда придется что-то делать с выбросами.

При таких индуктивностях 600А коммутировать.. ой-ей.

[jeka 0]

Вот такая компоновка получается:

Налепил керамики сколько влезло по каждой фазе (можно с другой стороны продублировать в принципе), электролиты поменял - 8800мкф против старых 5600.

 

Думаю, как себя поведут конденсаторы 2200uF 100v 30x30? Выводы у них существенно толще, но... не маловато ли 4 штуки для таких токов?

Раньше были 470uf 100v, штук 12. Были тепленькие, но не перегревались.

[novikovfb 19]

Из чего это следует?

из формулы индуктивности длинного одиночного проводника, индуктивность пропорциональна длине, умноженной на логарифм соотношения длины к радиусу проводника.

[jeka 0]

так зачем 1200 там, где по паспорту не должно быть даже 600 ?

По даташиту: 180 долговременно и 1100 в пике, при условии выброса энергии в этом пике на кристалле ниже заявленной.

Если честно, эти 180 из пальца высосаны. Ибо непонятно какой теплоотвод от ножек использовался и какой теплоотвод от кристалла. Ибо подложки - узкое место. Ибо основной градиент температуры у них. На практике можно и 300А на транзистор несколько секунд давать при нормальном теплоотводе от ног и кристалла.

Плюс, фаза работает не постоянно, а примерно 65% времени. Плюс ток то на нижнем, то на верхнем ключе.

 

Так вот задача чтоб кратковременные перегрузки не давали убить модуль. Хочется довести модуль до нормальной работы в предельных заявленных производителем режимах.

 

 

сколько у вас питание, думаю, 48 вольт ?

30-90. Оптимально 80 (максимальную мощность можно выжать)

 

 

вы не поняли, куда напаивать - шунтируем полумост, а не ключ

Там и так напаяно. Только ближе при такой топологии не напаяешь. Ибо индуктивность складывается из индуктивности конденсаторов по питанию+дорожки питания+дорожки выхода фазы, соединяющие верх с низом, и индуктивность транзистора с его ногами. А надо 1000А до 200А опустить в идеале за 10нс... В реальности 200нс с новой разводкой если добьюсь - будет отлично.