[javalenok 0]

Никогда бы ни подумал, что даже управление затвором транзюка, который вообще никаких токов не коммутирует, может выводить землю из равновесия.

 

Составил тестовую схему из 4-х компонент:

1) линейный регулятор, который из 20 вольт делает 5в;

2) генератор 5-ти вольтовых импульсов, частотой 16Мгц/256;

3) драйвер IR4427 для

4) управления затвором полевика IRFB31N20D, ёмкостью целых 2нФ.

 

Конденцаторы 4.7 мкФ керамика имеются на первичном питании 20 вольт и отрегулированных 5 вольт.

 

Драйвер питается 20-ю вольтами, на оба его входа подаются прямоугольники генератора

.

 

Один из выходов драйвера через 10-ти-омный резистор управляет затвором полевика. И вот какая разница проскакивает между землёй первичного питания источника 20 вольт и стоком транзистора (эти точки разлучены проводом сантиметров 6 сопротивлением 0.5 ом):

 

Что за хрень обнаруживается каждые четыре с небольшим секунды? В увеличеном масштабе времени она выглядит так:

 

На 10 миллисекундном разрешении можно заметить, что эти пички являются "волнами", и при этом эти волны сами состоят из пичков. Увеличиваем масштаб далее:

Первое фото получено в Start-Stop режиме осциллографа, на нём перемежаются положительные и отрицательные пички. На самом деле, если обратиться к режиму захвату можно убедится, что на самом деле чередуются серии разнополярных пичков. На самом мелком наносекундном масштабе они выглядят так:

 

 

Можно видеть, что пички появляются в момент переднего фронта. Если смотреть напряжение затвора, то передний фронт получается слегка приглаженный. Спадающий фронт -- резкий и никаких пичков на земле в этот момент не происходит. Откуда двойные стандарты? Если затвор -- ёмкость, то она должна быть одинаковая для заряда и разряда.

 

Неужели то, что мы видим, -- падение напряжения на сопротивлении общего провода? Включение ещё отдного керамич. кондёра 4.7 прямо на ноги питания драйвера успокаевает положительные пички разва в два. Отрицательные отсаются без изменений. Волны пичков также бегают и по 20 вольтной линии питания. Уменьшенными их можно наблюдать и на 5 вольтовой линии.

 

 

Первоначально проблема проявилась в импульсном блоке питания, где использовалася точно такой силовой каскад. Подозрение пало на current sense ШИМ-контроллера, который от этих плясок на земле выключал подачу мощности. Понижение питания драйвера (напряжение, подаваемое на затвор) с 20 вольт до 7 вольт уменьшило пляски на земле и ШИМ-контроллер перестал обрубать импульсы в самом их начале.

 

Если такие шумы возникают от управления затвором, то что же происходит при коммутации мощности. :ohmy:

Изменено 22 июня, 2006 пользователем javalenok

[*ZEVS* 0]

Дело в том что конденсаторы (даже керамические) имеют небольшую индуктивность а значит отфильтровать такие острые всплески одним конденсатором тяжело, поэтому ставят несколько параллельно. Лучше всего для этого применять танталовые конденсаторы они имеют пониженную индуктивность.

[javalenok 0]

А почему у них индуктивность повышается каждые 4 секунды на время 20 млсек и потом снова спадает до нуля?

Изменено 23 июня, 2006 пользователем javalenok

[Dmitron 0]

Занялся импульсными блоками - привыкай к чудесам!

 

Ты ещё КПД выше 100 % не получал?

[BVU 0]

Попробуйте ферритовые бусинки поставить, как правило помогает.

[javalenok 0]

Кажись понял, откуда эти пички каждые 4 секунды беруться. Это - иллюзия, сторобоскопический эффект, подобный спицам колеса, вращающюмся в обратную сторону. На самом деле, на секундном разрешении, осциллограф должен показывать сплошную стену пичков. Просто пички короткие, а выборка на низком разрешении идёт редко и попадает приемущественно в области спокойной земли, что даёт благостную картину длительного спокойствия. Точно через 4 секунды выборка попадает на пичёк...

 

Реально картина такая

-- разнополярные пички на разных фронтах. Пропаял землю толстой проволокой от пробки шампанского (миллиметровая сталь). Нельзя с уверенностью сказать, что пички уменьшились. Ток зарядки затвора - 2А максимум. Сомниваюсь, чтоб в драйвере, дающем такой ток, использовались подобные сечения. Мож какой скин-эффект?

 

 

Дело в том что конденсаторы (даже керамические) имеют небольшую индуктивность а значит отфильтровать такие острые всплески одним конденсатором тяжело, поэтому ставят несколько параллельно. Лучше всего для этого применять танталовые конденсаторы они имеют пониженную индуктивность.

 

Так куда их ставить? Напряжение проявляется при скольжении шупом осциллографа по шине питания, каждый сантиметр на 200 милливольт. Как можно _фильтровать провод_? Кондетсатор не годится, у него два вывода. А нужет один: коснулся им линии и шумы пропали. Ферритовая бусинка -- это идея. Хотя её действие заключается в сглаживании фронтов, тогда как этого можно добиться другими способами (увеличив резистор, связывающий драйвер с затвором), но желательно фронты иметь крутые. В этом-то цель и состоит -- быстро открыть транзюк.

 

 

 

Занялся импульсными блоками - привыкай к чудесам!

 

Тык нет никакого блока. Просто ключём щёлкаю, открыл-закрыл.

Изменено 23 июня, 2006 пользователем javalenok

[Dmitron 0]

один куй

[javalenok 0]

Поэтому и затеял эксперимент на простенькой схемке. Как уже успел убедиться, пички по земле -- первейший враг переключения. Но информации по противодействию не найти.

 

Странно, что зарядка затвора до 20V через 10R искажает землю на стоке на целый 1V. Какие же искажения идут в звуковых кабелях, длина которых не маленькая, а номинальная нагрузка -- 4R?

[Bludger 0]

Мне нравится выражение - "каждый сантиметр"... Видите ли, сегодня расстояние между драйвером и гейтом должно измеряться миллиметрами, но никак не сантиметрами! О чем и твердят все апплекухи - минимальный импиданс цепи управления! Все очень просто - ток управления в 2А за 50ns создаст на каждой наногенри индуктивности цепи управления напряжение в 40mV. А одна наногенри - это очень и очень мало... Поэтому для адекватной работы устройства драйвер подтыкают ключу под самые яйца, туда же вешают кондер, а землю делают граунд плэйном, и тоже с продуманной конфигурацией иногда. Вообще, землю в SMPS делать проводниками противопоказано - только большие медные полигоны, и как можно более широкие провода где бегают импульсные токи - это все для снижения индуктивности контуров..

 

Дело в том что конденсаторы (даже керамические) имеют небольшую индуктивность а значит отфильтровать такие острые всплески одним конденсатором тяжело, поэтому ставят несколько параллельно. Лучше всего для этого применять танталовые конденсаторы они имеют пониженную индуктивность.

 

Не поэтому.. Керамика обладает практически нулевым ESR, в отличии от тантала, и добротность контуров становится гораздо ниже. В шунтировании драйвера как раз керамика гораздо лучше, но при грамотной топологии...

 

 

Занялся импульсными блоками - привыкай к чудесам!

 

Респект!!! Можно цитировать? ;)

[javalenok 0]

Спасибо, это ценная информация. Провод, соеденяющий драйвер с затвором тоже сантиметровых длинн. Но сейчас на повестке -- земля. Мне не нравится, что она убегает. А от более резкого управелния шип на земле ещё более заострится.

 

Как раз задавался вопросом, почему в высокочастотных (dV/dt) проводниках наблюдается скин-эффект и чем его можно побороть. Заменить провод плоскостью -- как раз оно. Индуктивность проводника это идея. А ведь выше предлагали её бусиной увеличивать...

Изменено 24 июня, 2006 пользователем javalenok

[Gorby 6]

Один из выходов драйвера через 10-ти-омный резистор управляет затвором полевика. И вот какая разница проскакивает между землёй первичного питания источника 20 вольт и стоком транзистора (эти точки разлучены проводом сантиметров 6 сопротивлением 0.5 ом):

 

 

Что за хрень обнаруживается каждые четыре с небольшим секунды? В увеличеном масштабе времени она выглядит так:

 

На 10 миллисекундном разрешении можно заметить, что эти пички являются "волнами", и при этом эти волны сами состоят из пичков. Увеличиваем масштаб далее:

 

Первое фото получено в Start-Stop режиме осциллографа, на нём перемежаются положительные и отрицательные пички. На самом деле, если обратиться к режиму захвату можно убедится, что на самом деле чередуются серии разнополярных пичков. На самом мелком наносекундном масштабе они выглядят так:

 

 

Можно видеть, что пички появляются в момент переднего фронта. Если смотреть напряжение затвора, то передний фронт получается слегка приглаженный. Спадающий фронт -- резкий и никаких пичков на земле в этот момент не происходит. Откуда двойные стандарты? Если затвор -- ёмкость, то она должна быть одинаковая для заряда и разряда.

 

Неужели то, что мы видим, -- падение напряжения на сопротивлении общего провода? Включение ещё отдного керамич. кондёра 4.7 прямо на ноги питания драйвера успокаевает положительные пички разва в два. Отрицательные отсаются без изменений. Волны пичков также бегают и по 20 вольтной линии питания. Уменьшенными их можно наблюдать и на 5 вольтовой линии.

 

 

Первоначально проблема проявилась в импульсном блоке питания, где использовалася точно такой силовой каскад. Подозрение пало на current sense ШИМ-контроллера, который от этих плясок на земле выключал подачу мощности. Понижение питания драйвера (напряжение, подаваемое на затвор) с 20 вольт до 7 вольт уменьшило пляски на земле и ШИМ-контроллер перестал обрубать импульсы в самом их начале.

 

Если такие шумы возникают от управления затвором, то что же происходит при коммутации мощности. :ohmy:

 

 

 

Красивые картинки. Но хочу предупредить об одной штуке, которая часто не принимается во внимание.

При такого рода измерениях очень важно понимать, что и где меряется. То есть надо пользоваться активным щупом с как можно более короткими проводками до источника сигнала и не забывать, что осциллограф показывает РАЗНОСТЬ потенциалов между земляным щупом и сигнальным. Уж простите, что напоминаю общеизвестные вещи.

 

Но почему-то мало кто знает (или почти все забывают), что исследуемая схема связана с оциллографом не только посредством земляного провода щупа, но и через питающую сеть. (если устройство питается от сети, особенно от импульсного БП). Причем связана конкретно. На высоких частотах (о коих и речь), это приводит к тому, что вы увидите на экране совсем не то, что есть на самом деле.

То есть не забывайте, что параллельно земляному проводу щупа включено нечто, по чему часто текут довольно большие импульсные токи, отголоски которых вы практически всегда видите на экране скопа. И которых на самом деле в исследуемом сигнале нет.

 

Как бороться? А никак. Можно поработать на время измерений от аккумулятора. Или использовать трансформаторный (50Гц) блок питания для девайса, полностью развязанный от сети (без того высоковольтного керамического конденсатора малой емкости между массой устройства и нулем розетки.)

[Bludger 0]

Спасибо, это ценная информация. Провод, соеденяющий драйвер с затвором тоже сантиметровых длинн. Но сейчас на повестке -- земля. Мне не нравится, что она убегает. А от более резкого управелния шип на земле ещё более заострится.

 

Как раз задавался вопросом, почему в высокочастотных (dV/dt) проводниках наблюдается скин-эффект и чем его можно побороть. Заменить провод плоскостью -- как раз оно. Индуктивность проводника это идея. А ведь выше предлагали её бусиной увеличивать...

 

Вообще стараются выделить отдельную землю под силовую часть - опять же граунд плэйном. В некоторых чипах даже делают два отдельных вывода земли. Такой подход минимизирует влияние грязи и падения на земле для чуствительных схем. Посмотрите, в юнитродовских семинарах за прошлый год есть топик, посвященный паразитам печатных плат, там как раз дается оценка индуктивности проводников при разной конфигуразции.

А бусина для другого предназначена - что бы вывести резонансы паразитных контуров в область низких частот.. В цепи управления же проще поставить резюк. При выводном или чрезмерно свободном монтаже он сбивает паразиную болтанку на гейте, но при современном плотном поверхостном монтаже оказывается не нужным..

А чем Вам скин то в проводах помешал? :) Посмотрите, вот здесь пара полезных статей - про управление полевиками, и про скин- и проксимити эффект: http://www.bludger.narod.ru/smps/smps.htm

[javalenok 0]

А чем Вам скин то в проводах помешал?

 

Да ничем, гадаю. Слышал что на высоких он вылазит, а помеха именно такая. Потом вы ещё с генри и проводом в виде плоскости...

[javalenok 0]

Да, терминологическая неувязка. Земля уходит из под истока транзистора. Я почему-то думал, что сток это куда стекает и ещё удивлялся, почему буржуи его source называют.

 

[READY 0]

Занялся импульсными блоками - привыкай к чудесам!

 

Ты ещё КПД выше 100 % не получал?

 

Я получал, ~110%

Как потом выяснилось кондуктивная помеха сбивала показания цифровых приборов.