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BUCK电路尖峰问题

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tiezhuyx
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  • 2014-11-14 15:55:10
10问答币
最近在调试一款BUCK电路,发现BUCK电路的下管的尖峰很高,并且是随着功率的增加,尖峰越高,请求支援
图片只为说明拓扑,参数不要看

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对于这个上管的DS上升过快时,对下管的驱动的干扰,如果没有超过下管gs开通门限是没有 问题的。对于这个干扰,增加死区没什么效果,只有减慢关断速度,或者对尖峰进行钳位了
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-14 15:59:12
 
另外附测试图片,其中黄色通道为下管应力,绿色的为上官开通的时刻,
这个尖峰是随功率的增加而增加,这个尖峰还是比较小的
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-14 16:01:19
 
现在能验证的是10Ω+1nF的RC吸收对尖峰基本不起作用,改变下管的驱动电阻没有作用,只有把上管的驱动电阻增加到100Ω,下管的尖峰会有所减少,
hlp330
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  • 2014-11-14 16:05:44
 
这个电压尖峰和PCB布局有很大的关系的。
tiezhuyx
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  • 2014-11-14 16:57:44
 
终于有回复了,能说说是哪一块的布局吗?是驱动部分的还是功率部分的?
hlp330
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  • 2014-11-14 17:15:03
 
主要是功率部分,你把两个功率回路画出来看看就明白了。
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-14 17:53:37
 
不好意思,说具体点,功率回路怎么个影响法?
tiezhuyx
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  • 2014-11-15 09:23:42
 
请继续你的意见,功率回路怎么个干扰法
hlp330
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  • 2014-11-15 09:31:56
 
这里指的是需要考虑功率回路的杂散电感等参数的影响。还有一个就是需要考虑上下MOSFET
驱动直通的风险,也就是另一位网友提出的,增加死区时间看看有没有改善。
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-15 11:04:16
 
实际测试中发现当上管的DS上升过快时,对下管的驱动有一个比较大的干扰,有可能会导致误开通,但这和增加死区有关系吗?不理解,能说仔细点不?不过我现在就去加死区看一下,下午给结果
hlp330
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  • 2014-11-15 11:15:03
 
对于这个上管的DS上升过快时,对下管的驱动的干扰,如果没有超过下管gs开通门限是没有
问题的。对于这个干扰,增加死区没什么效果,只有减慢关断速度,或者对尖峰进行钳位了
荨麻草
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  • 2014-11-15 11:26:35
 
胡版考虑周到...确实存在这种可能的

BTW:五百年前是一家呢
hlp330
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  • 2014-11-15 11:45:58
 
,五百年后,幸会
tiezhuyx
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  • 2014-11-15 14:54:24
 
你们俩在这攀亲情了,那个干扰电压是能到开启阈值电压的,并且是接近正常的驱动电压。到现在我就更不明白增加死区是要做什么用?因为更改死区是设计改软件,软件比较忙,我还在想办法通过调整滤波电容的大小来增加死区时间呢,
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-17 11:19:33
  • 倒数9
 
增加死区时间是没有用的,我刚通过硬件调节电容把死区时间由原来的1uS增加到2.5us,带来的只是一个震荡,尖峰没有减小的趋势,但这个震荡有没有办法消除?这是下管的对应的GS和DS
增加上管的驱动电阻,要80Ω以上,DS上升时间要达到3us左右,对应的下管尖峰才会有明显改善,但这个损耗有点大了呀
hlp330
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  • 2014-11-17 11:27:53
  • 倒数8
 
MOSFET的脚上加一个磁珠试试看。
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-17 11:53:54
  • 倒数7
 
之前没加,现在不好弄,四层板的大铜箔,管子不好拆,这快板是客退机,已经拆了两次了,铜箔都已经断了,只有等下台机器了,不过我用60Ω的驱动电阻测试了一遍,200V的管子应力在160V左右,但是只带了30%的负载,我晚上带下满载看下情况,不过把驱动电阻换大了,那个震荡没有了,这个震荡是什么原因引起的?
hlp330
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  • 2014-11-17 12:14:19
  • 倒数6
 
驱动电阻加大了,关断速度变慢了,从而使DI/DT变小了,由寄生电感导致的电压尖峰也自然
小了。不过驱动电阻大了的话,效率会有所降低,需要关注下管子的热有问题没。
tiezhuyx
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  • 2014-11-17 12:24:01
  • 倒数5
 
现在就是不想把驱动电阻加大,就想找一找这个寄生电感是怎么引起的
boy59
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  • 2014-11-17 23:00:51
  • 倒数4
 
如果没猜错的话你这个硬件调节电容是并在下管的G极上,这个电容要并在上管上才有消除尖峰的作用。实际上加电容实现的是移相,一边死区大了另一边的直通也大了所有最好还是通过软件调真正的死区,最终要实现的是下管先关断并延迟1-3us后上管再开启。
tiezhuyx
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  • 2014-11-14 17:14:14
 
四层板,附图片如下:



niemo
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  • 2017-4-24 10:07:47
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请问版主,这个关系是什么呢?
是布线的时候要注意不要太近?
boy59
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  • 2014-11-14 21:28:12
 
看波形及增大上驱电阻有改善像是出现上下管同时导通情况,增大死区时间看是否能解决?
tiezhuyx
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  • 2014-11-15 09:22:51
 
我也怀疑过共同的现象,上管开通对下管的极间电容充电造成GS之间有个大电压,可能存在瞬间误开通,然后PCB的耦合电感及其它杂散电感的反向恢复会产生较大的尖峰,但是没有办法验证,但是不明白为什么你提出增加死区时间呢?
tiezhuyx
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  • 2014-11-14 16:04:55
 
一开始是怀疑下管的体二极管不够快,在下管的DS并联一个35nS的二极管,尖峰也是没什么作用的,也怀疑是上管的开通引起的下管的寄生电容导致下管开通,但开通时间比较短,然后电路的寄生电感引起的下管应力过高,但更改驱动电阻到100欧姆,尖峰基本没变化
tiezhuyx
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  • 2014-11-14 16:07:53
 
驱动方式是采用自举驱动,下管先开通,在下管开通后给上管的驱动光耦充电,大致就是这些东西,请各位给帮忙献策,怎么解决这个问题,另外附开关管的规格书 IXTP86N20T.pdf
tiezhuyx
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  • 2014-11-14 16:30:37
 
另外因为驱动是靠自举驱动,在上管开通的情况下,对下管的驱动有很大的干扰,这个干扰从波形上看,幅值是接近+15V的,但是更改了下管的驱动电阻是没有作用的,在更改了上管的驱动电阻到100Ω时,上管的开通对下管的驱动正压一下就减弱好多,但对下管的驱动负压没什么改变,附图如下:黄色通道为下管的驱动,绿色的通道为下管的DS电压,另外我们没有采用负压驱动,
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-14 16:56:22
 
刚才又去测试了一遍,其中黄色通道是下管的驱动,绿色的是上管的DS,这个DS的下降时间大于500nS了,同等功率下,在DS的下降时间比较短时,上管的驱动就已经有干扰了,怎么去处理这种问题呀

tiezhuyx
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  • 2014-11-14 19:16:56
 
怎么没有回复了?请求支援呀
荨麻草
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  • 2014-11-14 20:21:45
 
Buck续流管存在的这种尖峰问题,
1.可通过并联TVS管解决(简单有效,但是要牺牲掉一点效率);
2.也可通过加有源吸收的方式解决(线路要复杂一点,但基本不会牺牲效率)
3.加RCD无源吸收(简单,但参数需要优化)
方法一最简单省事,方法二效果最好,方法三最便宜
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-15 09:18:50
 
1.我有对下管做快恢复二极管的并联,没有效果;但没有TVS管,我管子的尖峰基本上是正常电压的一倍,我觉得加TVS管损耗应该不是一般的大;
2.加RC一直都是有的,R=10Ω,C=1nF,这种吸收没有作用的话,我就没再试了;
3.RCD吸收我没有试过
我想从根本上解决此种问题,这么大的尖峰不是加吸收就能解决的,因为尖峰是正常电压的一倍,谢谢你的答案,还请继续给出思路
荨麻草
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  • 2014-11-15 10:35:33
 
本质上这个尖峰是上管source到续流管之间的杂散电感L,与续流管ds之间的杂散电容C,还有上管的导通电阻R,产生的RLC谐振,阻尼系数为ξ=0.5*R*√C/L,当阻尼系数ξ<0.01时,那个尖峰的峰值接近输入电压的两倍,从RLC入手,朝阻尼系数增大的方向努力,比如增大R,减小L,增大C(改善布局,续流管并电容,换导通电阻大一点的上管)...其实只要这个尖峰电压不超过管子的安全电压不解决也是没关系的,无非就是EMI差一点。
1.TVS选的好,损耗没有那么大的
2.有源吸收指的是加有源钳位电路
3.无源吸收与flyback类似
1,3是牺牲效率换可靠性,2可从本质上解决尖峰问题,并且几乎不损失效率
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-15 11:00:33
 
说的比较深奥,但我可以去尝试,另外一个问题就是怎么评估杂散电容C呢?
荨麻草
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  • 2014-11-15 11:06:56
 
续流管的Coss乘上一个修正系数,如1.1,就可以了
tiezhuyx
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高级工程师
  • 2014-11-15 14:55:51
  • 倒数10
 
你们两个给的是两个方向,先谢过你们的帮忙,我先试着测试下
梦开始的地方
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副总工程师
  • 2014-11-18 00:29:14
  • 倒数3
 
[size=14.399999618530273px]说的太深了,对于我们这种新人看的很模糊,但可以知道的是,TVS要选质量好的,那么在设计里损耗会相对的小点,尽量加一些RC电路来滤波或者吸收,如果需要安全的考虑,那么适当放宽效率的要求也是可以的,个人理解是整个协调不大好做,不可能考虑的这么周全的,这个尖峰控制不好的。
zheng514
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高级工程师
最新回复
  • 2018-7-6 20:33:56
  • 倒数1
 
1.如果layout已定,这个只需要在下管GS pin间并合适的电容就能解决,其实是开关点快速的上升沿被Cgd耦合到Cgs上,选下管要选Cgd/Cgs小的。
2.如果重新layout,输入电容正端--buck上管--下管-地--输入电容地回路最小,减少线路寄生感。
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