[Dikoy 8]

Сделали силовую плату FOC регулятора хода на довольно свежих транзисторах IPTC014N08NM5ATMA1 и драйвере 2ed2184. Плату в альтиуме, схему и фотки можно посмотреть тут. Скриншоты слоёв прикладываю.

Собственно, там всё стандартно - два полигона питания сверху и снизу, медь 3 оz, два слоя. Между полигонами к центральным фазовым выводам свисают транзисторы. Также на плате есть драйвер 2ed2184 и усилитель INA240 с шунтом. Всё.

Дорожки сигнальных цепей несколько не оптимально мотаются по плате (была цель уйти от перемычек 0 ом), но проблема не в них. Звон именно силовой части стоит такой, что INA выдают чистый шум и ОС сходит с ума.

Первое что добавили, это снаббер, это позволило вычислить паразитную ёмкость 5 нФ и индуктивность 25 нГ. Понятно, что это вблизи собственных паразитов навесного снаббера, но некий эффект добавление снаббера дало (см. осциллограммы). 

Далее было принято решение растянуть фронты затворов. Внизу осциллограммы напряжения в фазе, затворный резистор изначально был 15 ом и плавно повышался до 47 ом. Далее уже затворные графики ложились горизонтально, поэтому остановились на 47 омах. Помогло, но, опять же, не сильно. 

Что ещё пробовали:

1. Обратный диод, 4148, параллельно затворным резисторам - видимого эффекта нет, даже чуть хуже стало.

2. Обратный диод 4007 параллельно транзисторам (было и есть подозрение, что встроенный диод очень тупой) - видимого эффекта не дало. 

3. Меняли электролитические конденсаторы на другого производителя и паяли их прямо на транзисторы - видимого эффекта не дало. 

4. Выносили INA на проводах далеко от силовой платы - эффект был, но небольшой. И он затрагивал лишь улучшение измерения, но не убирал звон фаз, с INA никак не связанный.

 

Собственно, почему я считаю что проблема в транзисторах. Это не первый наш рег. И вот старая версия на транзисторах BSC021N08NS5 и тех же драйверах. Фазы чистые, звона нет, затворные резисторы 16 ом. 

Так что беда в транзисторах, но непонятно какая и как с ней бороться... Буду благодарен за любые идеи. 

Сами транзисторы хороши тем, что отдают тепло вверх и они выше шунтов по высоте своего корпуса, что упрощает монтаж в корпус и прижим к радиатору. С BSC021N08NS5 это была большая проблема, поэтому тупо откатиться на BSC и забыть тут не получится, кроме этого звона всем они устраивают. Хотелось бы победить проблему с этими транзисторами, аналогов у них не так уж и много в таком исполнении. 

Изменено 8 февраля, 2022 пользователем Dikoy

[Plain 225]

Силовые конденсаторы лишь на входе узла, да и те на нитках.

[Baza 31]

[off]Ночью, призраки сгоревших мосфетов, ходят по рабочему столу и звенят силовыми цепями.[/off]

 

 

[rusl3 0]

3 hours ago, Dikoy said:

Выносили INA на проводах далеко от силовой платы - эффект был, но небольшой.

Осталось вынести вместе с шунтом  и на чистом питании. Витой парой.

[_Sergey_ 20]

Это на всех фазах сразу?

На предыдущей версии совсем другая трассировка..

[Dikoy 8]

9 часов назад, Plain сказал:

Силовые конденсаторы лишь на входе узла, да и те на нитках.

Нет, там 2 перпендикулярные платы с конденсаторами. Но во-первых так почти все делают, во-вторых мы пробовали паять кондёры прямо на ноги транзисторов, никакой разницы. Так что проблема не в этом.

Была мысль про звон керамики, она там не очень удачно стоит на двух дорожках. Но выпайка также видимого эффекта не оказала. 

Ощущение, что именно транзистор не закрывается, хотя драйвер должен тянуть их с запасом. Затворная ёмкость ~20 пФ и равна таковой у транзистиоров прошлой версии.

 

6 часов назад, rusl3 сказал:

Осталось вынести вместе с шунтом  и на чистом питании. Витой парой.

На форму в фазах это никак не повлияет. Хотя да, скорее всего будем выносить ИНА подальше от шунтов. По входу он неплохо давит помехи, а вот на сам чип и выход они наводятся проще. 

 

2 часа назад, _Sergey_ сказал:

Это на всех фазах сразу?

Да, на всех фазах примерно одинаковая картина.

2 часа назад, _Sergey_ сказал:

На предыдущей версии совсем другая трассировка..

Потому что транзисторы другие, но принципиальных отличий всего два: лучше разведена сигнальная часть (как писал выше, не является причиной текущей проблемы, т.к. первичен звон силовой части и только потом он наводится на сигнальную) и силовые полигоны идут по разным слоям, типа образуя конденсатор. Ну и переходы силового тока через виасы между слоями. Есть подозрение, что вот это всё работает резистором и подавляет добротность системы. А когда мы сделали две сочные рельсы сверху и снизу, которые примерно втрое шире чем раньше и без виасов, оно и зазвенело. Проверить можно только напаяв новые транзисторы на старый дизайн... Но это не быстро и всё-таки мне кажется дело в транзисторах. Или обеспечении условий их работы. Но пока не могу понять что им мешает нормально открываться/закрываться :(

Изменено 8 февраля, 2022 пользователем Dikoy

[_Sergey_ 20]

1 minute ago, Dikoy said:

А когда мы сделали две сочные рельсы сверху и снизу, которые примерно втрое шире чем раньше и без виасов, оно и зазвенело. Проверить можно только напаяв новые транзисторы на старый дизайн... Но это не быстро и всё-таки мне кажется дело в транзисторах. Или обеспечении условий их работы. Но пока не могу понять что им мешает нормально открываться :(

 

Вы изменили трассировку. Предыдущая мне нравится сильно больше.

Транзисторы по параметрам +/- одно и то же.

Добавьте пару сплошных не резанных слоёв, GND и 48В.. я б еще SMD кондеры около 10мкФ по углам поставил на эти цепи. И по центру пару.

Новые транзисторы стоЯт весьма удачно.

[Plain 225]

1 час назад, Dikoy сказал:

там 2 перпендикулярные платы с конденсаторами

Это ещё на порядок хуже.

 

1 час назад, Dikoy сказал:

так почти все делают

Хорошо, что "почти", потому что оставшиеся делают так:

 

[Herz 6]

4 часа назад, Dikoy сказал:

мы пробовали паять кондёры

 

3 часа назад, _Sergey_ сказал:

я б еще SMD кондеры

Не паяйте кондёры! Только конденсаторы. В пятисотый раз настаиваю.

[amaora 25]

Сравните параметры reverse recovery, попробуйте отдельно верх и отдельно низ переключать с резистивной нагрузкой.

[Dikoy 8]

6 часов назад, _Sergey_ сказал:

Предыдущая мне нравится сильно больше.

А чем конкретно? Как по мне, питание перекручено вокруг друг дружки, куча виасов и идущие по ним силовые токи, тонкие силовые полигоны переменной ширины виляют по плате абы как. 

Сигнальная часть да, разведена компактно. Но во-1 не она причина звона, во-2 и на этой плате можно развести сигналку компактно, если не уводить дороги за пределы полигона ради перехода на второй слой, а напаять перемычки 1206 (потому что медь 3 унции). Так и сделаем в следующей ревизии. 

Что касается резаных слоёв, так вот у старой ревизии они и резаные. А у новой мы имеем по 2 сплошных, непрерывных, ровных полигона силового + и -, идущих параллельно в обоих слоях, пробитых виасами. С них сразу забирают ток транзисторы. ИМХО идеальная схема. 

Единственная мысль, что как раз идеальность = добротность получившегося колебательного контура и играет с нами злую шутку...

6 часов назад, _Sergey_ сказал:

Транзисторы по параметрам +/- одно и то же.

Ну да, два новых примерно равны трём старым. Но старые чётко закрываются, а новые нет... Зато старые перегреваются и требуют теплоотвода с полигона фазы, а новые вниз почти не греют. 

6 часов назад, _Sergey_ сказал:

Добавьте пару сплошных не резанных слоёв,

К четырёхслойке перейти? Вариант возможный, но есть два контраргумента.

1. Цена.

2. Виасы при разводке сигнальной части. Если делать внутрислойные, то цена в космос, если делать сквозные, то они будут торчать сквозь всю плату, делать дырки в силовых полигонах и с ними взаимодействовать. А без виасов получаем ту же разводку в одном слое, но уже без опции перемычек 1206. 

3. Всё равно не понятно как разводить, т.к. кроме полигона сигнальной земли никаких плюшек мы не получаем. 

6 часов назад, _Sergey_ сказал:

я б еще SMD кондеры около 10мкФ по углам поставил

Не совсем понял по каким углам? :) 

4 часа назад, Plain сказал:

Хорошо, что "почти", потому что оставшиеся делают так:

Нет, оставшиеся делают так. А вы предлагаете дизайн ампер на 20 для случая 100А. 

 

4 минуты назад, amaora сказал:

Сравните параметры reverse recovery, попробуйте отдельно верх и отдельно низ переключать с резистивной нагрузкой.

Сделаем.

[amaora 25]

Трассировка просторная, но не думаю, что она вносит большой вклад в этот звон.

[Basil13 3]

Площадь контура "исток нижнего тр-ра - сток нижнего тр-ра - исток верехнего тр-ра - сток верхнего тр-ра - плюс керимики - минус керамики - исток нижнего тр-ра" должен быть минимален.

Этих керамических конденсаторов у вас в принципе нет. Т.е. от электролитов до транзисторов огромные паразитные индуктивности. Надо добавлять эти керамические конденсаторы по питанию. Причем вплотную. к транзисторам.

 

[Dikoy 8]

6 минут назад, amaora сказал:

Трассировка просторная, но не думаю, что она вносит большой вклад в этот звон.

Мы лепили конденсаторы пачками https://www.dropbox.com/s/zhs2hsys82lkrjr/2.jpg?dl=0 

И практически ноль изменений. Если бы звон был по паразитным связям, конденсаторы должны были бы помочь или внести любое изменение в поведение, но нет. 

3 минуты назад, Basil13 сказал:

Надо добавлять эти керамические конденсаторы по питанию. Причем вплотную. к транзисторам.

Вы правы, но сейчас не похоже что дело в этом. См. выше. Ну и керамика  унас есть и много, только не так близко к транзисторам, как хотелось бы.

В принципе, могу напаять выводные сверху. Конечно, не лучший способ, но посмотрим на изменение поведения. 

[Plain 225]

7 часов назад, Dikoy сказал:

вы предлагаете дизайн ампер на 20 для случая 100А

У показанной картинки другие авторы, и там от них не "дизайн", а вынужденное следование законам природы, и Ваша тема здесь далеко не первая в списке, кто тщетно пытался переложить вину никчёмной разводки на мистику, недавно вот один автор даже придумал термин "время включения диода", с перспективой обвинить их производителей в заговоре с его утаиванием в их паспортах, тогда как на плате явственно был не голый диод, а схема из него и 10 см провода.