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未解决

反激轻载DCM时电流波形有跌沟时怎么回事?

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电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-13 23:37:57
10问答币
现在手上有个反激辅助源,输入360-420V,输出12V/0.5A,变压器感量为1.8mH,匝比为120:12,发现全输入范围,输出满载时电流波形如下 微信图片_20190313230056.png

其中黄色为电流采样电阻上的波形,橙色为MOSFET驱动,现有一点疑问(已采用地线环测试,排除了测试干扰),
为何MOSFET关断是电流波形是先跌再升起来?我理解这里电流跌沟是由于变压器匝间电容放电引起,但为什么后面还会继续升起?
nc965
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  • 2019-3-14 08:10:48
 
你这个是弥勒了,而且很严重,之前有个帖子详细说过此事。与驱动、器件和布局都可能有关。优化目标一是尽量缩短弥勒延时,二是尽量降低弥勒平台位置,至少要降到 Ipk 以下(否则 Ipk 有失控风险),最好降到 Ipk 幅度的一半以下。
此外,你开通电流脉冲尖峰也是很恐怖的,与原边分布参数、驱动、副边二极管反向恢复有关,也会造成严重后果,也需要优化。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 08:57:42
 
楼主好!MOS管有一个开通时间与关闭时间,从波形看这个关闭时间也不算太大,估计也就200nS, 您可以更换其它型号MOS管试试。
电子古董
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  • 2019-3-14 09:30:13
 
这个是典型的MOS驱动没有退出弥勒平台所产生的,MOS的Ciss过大?关断电路不正确?驱动过强?……皆有可能
你还是线上电路图吧,看看电路结构先……
qiuyuqiang01
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高级工程师
  • 2019-3-14 09:55:37
 
你测试的是MOS下面取样电阻的电流,关断时的跌落是正常的,因为关断时GS放电,电流是和DS电流方向相反的,你可以测试MOS漏极的电流看看,这个跌落应该就没有了,另外后面电流的上升应该是MOS关断后DS电容充电导致。电流跌落不是问题,但是开通的时候那个尖峰似乎太大了。
电子古董
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  • 2019-3-14 14:16:26
 
他这个是属于典型的二次开通,是典型的弥勒效应
qiuyuqiang01
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高级工程师
  • 2019-3-14 14:23:42
 
嗯,测一下漏极的电流就能确认,另外问一下,二次开通时什么意思?
nc965
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  • 2019-3-14 14:56:38
 
确认不了,没有关断。
电子古董
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  • 2019-3-14 15:15:57
 
二次开通就是指你外给的MOS_gate信号已经消失了,由于MOS弥勒效应(gate极储存的电荷没有泄放掉)而引起的DS半开通,这个时候DS呈高阻状态,发热严重。
电子古董
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  • 2019-3-14 15:17:55
 
你1楼给的波形足以说明了,你还要怎么测试?
qiuyuqiang01
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高级工程师
  • 2019-3-14 16:36:02
 
看看漏极的电路,这个是源极的电流,如果漏极也有这个跌落,就不是我说的这个问题
nc965
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  • 2019-3-14 16:43:06
 
漏极只能看出外轮廓,也会有弥勒平台那个坎,坎高坎低的差异。做(反激)驱动就是做这个坎,最低要求是不能喧宾夺主。
电子古董
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  • 2019-3-14 15:19:27
 
如果变压器原边漏感电流很大,或者续流二极管的结电容很大,也会存在同样的问题;
anthony
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  • 2019-3-14 17:01:41
 
请上传原理图先
zxy_20120225
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LV8
副总工程师
  • 2019-3-14 17:40:07
 
增加谐波补偿
电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-14 20:50:06
 
今天又测了下,增加了Vds波形,波形如下 微信图片_20190314200214.png
可以发现驱动电压关断后,MOSFET并没有立即上升,而是维持导通,电流继续上升,关断瞬间的电流跌落应该是由于米勒电容Cgd放电所致。这里很奇怪为什么Vgs电压展开后并没有米勒平台,理论上MOSFET硬开关时米勒平台期间Vds电压应该上升的。而且为什么Vgs关断后MOSFET为什么没有关断?
我怀疑是MOSFET的原因(此处用的是英飞凌的IPD80R1K4P7),后来换了ST的2A900V的管子(具体型号忘了),测试波形如下
微信图片_20190314204439.png
波形有些改善,但是Vds电压还是在Vgs关断后才升起来的,还是不符合理论。
关于原理图,公司有信息安全制度,这边无法提供。其实就是非常典型的RCD吸收反激,芯片采用LM5021-1。
nc965
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  • 2019-3-14 20:55:39
 
这就是原因了,钳位那里有点手脚,手脚另议,还是及时关断好,你所谓Vgs电压展开后并没有米勒平台,其实是有的,有点高、眼水不好没看见而已。你换个管子Vds电压还是在Vgs关断后才升起来,那就是它了:弥勒平台。

看仔细了:
33e.png

BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:01:10
 
这个对电路可能并没有什么影响,我认为改不改都可以。
nc965
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  • 2019-3-14 21:05:24
 
当然有影响,Ipk 都变了,还影响最小占空比(精度),调整率。效率恶化也未可知。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:07:24
 
IPK最终受反馈控制。
nc965
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  • 2019-3-14 21:09:19
 
Ipk 影响的是变压器、PFC、OCP
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:14:15
 
版主好!我的意思是楼主换了2A900波形看起来不错,这个仅是对波形看起来好,对电路实际性能并没有改变,也就是说用原来的管,电路一样好好的工作,效率也不一定差,仅仅是波形看起来怪怪的而已。
nc965
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  • 2019-3-14 21:17:26
 
有影响的,从图上看,明显关断损耗降低。轻载控制精度提高,调整率减少。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:29:58
 
楼主换了器件,实际情况可能更清楚,这个问题要是楼主来回答一下,可能更有说服力了呀!
电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:07:52
 
没理解您说的是什么意思
nc965
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  • 2019-3-14 21:10:08
 
有图放大看平台。
电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:09:55
 
但是为什么Vds不在MOSFET关断时(米勒平台期间)上升?
nc965
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  • 2019-3-14 21:11:21
 
你这个有手脚,软开关的意思,那是另外的话题。
电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:31:42
 
我看第一个电压和电流有交叠,并没有软开关,也就第二个有点像软开关。为什么出现这种情况,版主分析一下呗。
nc965
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  • 2019-3-14 21:33:16
 
软的程度不同而已,自己的电路还保密,我一分析就露馅了。
BingSun
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高级工程师
  • 2019-3-14 21:34:25
 
楼主您好!两个不同功率管,效率上有多大差别? 除了电流波形外,工作上感觉还有什么不同的吗?
电台司令33
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高级工程师
  • 2019-3-14 22:19:47
 
效率没测,其他的也没发现什么区别
BingSun
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-14 20:58:21
 
如我3楼所说,换个MOS看起来不错。
qiuyuqiang01
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-15 08:37:19
 
去年的时候碰到过类似问题,用的是英飞凌的190P6,看波形,红色是VDS,黄色是Vgs,电流是测试的漏极电流,驱动关断后居然要过一段时间电流才会跌落下来,开始怀疑是驱动电路问题,但是把MOS换到其他板子上同时改变架构(PFC改为反激),还是有同样的问题,但是这个问题不是每个MOS管都有,有一定的几率,我们怀疑器件被损伤过,但是厂家分析器件是好的,到现在也没有个结论。
IF MOS.jpg
IFMOS2.jpg
qiuyuqiang01
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-15 08:41:40
 
另外当时为了对比换了仙童和华晶的MOS管,波形很正常
wdshuang09
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副总工程师
  • 2019-3-15 12:51:03
 
楼上的,看了你发出来的采样电阻两端波形很漂亮,而楼主采样电阻两端波形开始时有尖峰,这是哪里造成的,如何解决?我做的电源也有这个尖峰,现在还没有解决呢
1.jpg
2.jpg
qiuyuqiang01
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高级工程师
  • 2019-3-15 13:22:23
  • 倒数9
 
不好意思,我这个是临界模式的PFC,低压下谷底导通,接近ZVS了,所以开通的时候没哟那个电流尖刺,你提到的电流尖刺和变压器的寄生电容有很大关系,要想办法减小线圈的寄生电容
wenjiang628
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本网技师
  • 2019-3-15 13:11:20
  • 倒数10
 
这是看你开通是是不是在谷底开通,如果是谷底开通,并且是Vds振荡到0V是没有那个电流尖峰,如果不是还是会有,只是大小的问题,还有可以改变你变压器里面的寄生电容与,输出二级管的电容与吸收可以改轻,但是不能消除
wdshuang09
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副总工程师
  • 2019-3-16 08:13:00
  • 倒数8
 
恩,明白了一点,下图是我电源CS两端波形,帮忙看一下,如何改善?
还有一点电源在空载时,CS两端波形根本就没有斜的一段,这是为什么?会是不正常的正常吗?

带载1.5A

带载1.5A

空载

空载

带载0.5A

带载0.5A
nc965
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  • 2019-3-16 09:42:13
  • 倒数7
 
只能说:波形不好。
wdshuang09
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LV8
副总工程师
  • 2019-3-16 11:52:59
  • 倒数6
 
那要怎么修改呢?
nc965
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  • 2019-3-16 15:18:07
  • 倒数5
 
虽然不好,但还没有失控,现在看效率,如果效率尚可,不修改也行。
binganzhu
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-16 20:22:38
  • 倒数4
 
楼主先拆下主变压器,测下漏感。
电台司令33
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LV6
高级工程师
  • 2019-3-16 22:43:55
  • 倒数3
 
通过仿真,我已经知道了这个其中的猫腻,现在给大家简单说说。
1、电流跌落的时候MOSFET并没有关断,这段很短的时间是管子的Cgs在放电,电荷通过采样电阻形成反向电流(这部分电流并没有经过DS沟道),叠加在原来的正向电流上形成跌沟,后来实验也证明了我的结论:加大驱动电阻,跌沟减少;减小电阻,跌沟增大。
2、MOSFET开通时的米勒平台和关断时不相同,开通时比较高,关断时很低,仿真时发现就是低于1V,如果用SiC管子,关断时的米勒平台甚至是负压(这一点我也没理解),见下面的仿真图。
QQ图片20190316222419.png
而且实际上跌落后电流继续上升的那段时间是米勒平台持续时间,由于平台电压很低,用的是高压差分探头,所以没测出来,后来我用普通探头重测了一次,发现平台抖动很厉害,而且平台电压很低,很难测出来,请看下图。
微信图片_20190316223308.png
Vds也是在平台电压期间上升的,这也跟硬开关理论吻合。至于电流跌落后再起来幅值稍稍低于之前的趋势那是由于米勒电容Cgd此时抽走了一个近似恒定的电流。此外仿真我用的是理想变压器,不存在匝间电容,所以尖峰和跌落都是由于Cgs充放电引起的。当然实际电路中变压器匝间电容充电电流在开通瞬间还是主要元凶,Cgs充电电流在采样电阻上只占很小一部分,幅值跟关断时的跌坑差不多。
wenjiang628
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LV2
本网技师
  • 2019-3-17 00:56:44
  • 倒数2
 
问下,电流从0上升的哪一点有抖动是哪些寄生参数导致的
wenjiang628
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本网技师
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  • 2019-3-17 01:13:07
  • 倒数1
 
用sic你说的出现负压还是负电流,
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