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未解决

双MOSFET构成的半桥组成BUCK变换器,上桥臂的开关动作引起下桥臂的误导通...

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1
曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-22 22:18:58
10问答币
    因为课题需要,小弟想在BUCK拓扑的基础上,将快恢复二极管换成斩波开关,在buck模式下,只驱动原来的斩波开关,代替二极管的开关保持截止。斩波开关用的是ST公司的高压MOSFET,型号为STW45N65M5。下面分别是包含驱动部分的功率电路原理图和PCB。母线电容和输出电容分别为330uF和660uF,且尽量靠近功率半桥安置,所需要的连线尽量采用了双绞线,以消除不必要的杂散参数,
    (a)buck功率电路和MOSFET驱动电路的原理图:
    半桥部分,上、下桥臂分别由两个并联的MOSFET组成,下图为MOSFET的驱动电路,采用的是安森美的驱动芯片FAN7371,原理是自举驱动。
原理图.PNG 驱动部分.PNG
(b)对应的PCB布局:
         PCB.PNG 3333.JPG
   实际运行中,只给上桥臂的驱动芯片发PWM信号,下桥臂保持关断状态。但在实验中发现,即使没有给下管发驱动信号,下管的栅极电压也会产生震荡波形,甚至超出了阈值电压,导致电感电流波形完全是震荡的,下图中的CH1(黄色曲线)是采到的buck电路输出滤波电感的电流。
      捕获.JPG

(说明:因为想现在低压输入下调好闭环再做高压输入的调试,所以实验中BUCK的输入电源用24V开关电源来代替,负载用的1ohm的制动电阻。)
​(1)接下来单独测了上桥臂开关的Vgs(CH1)和Vds(CH2) 很明显MOSFET在开通时栅极电压出现了严重的震荡。
    11.JPG
(2)以及下桥臂的Vgs,注意此下桥臂是没有驱动信号的,但功率电路依然能够耦合过一个震荡来,如下图所示,结果显示,这一震荡最大值达到了6.8V, 最小值达到了-17.3V
      下管栅极采到的电压.jpg

   得到结论是,下桥臂由于存在耦合过来的震荡电压,这一震荡电压导致下管也反复开关。需要从两方面考虑解决这一问题,
   第一,弄清楚震荡产生的原因,从根源上削弱震荡。
   第二,给下管截止时给下管的栅极加一个负压,削弱震荡电压对于MOSFET的影响。
   除此之外,对于MOSFET的振铃现象,论坛里还有人提到用RCD缓冲电路,不过我对比了 一下振铃时的栅源电压波形,感觉跟我采到的波形差别还是挺大的,所以不太确定加RCD到底有没有用,下面是之前有朋友采到的振铃现象,其中CH2为MOSFET的漏源电压。
       22.png

   在此想问下,有没有朋友刚入行时得到过类似的栅源电压曲线,该如何从电路原理和PCB布置上进行优化解决这一问题,万分感谢!
11.JPG
allnights
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LV6
高级工程师
  • 2019-5-23 08:32:19
 
Q1和Q2并联,Q3和Q4并联,然后串联?
曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-23 10:11:48
  • 倒数8
 
是的,之前计算的时候额定下用一个管子电流可能不够,不过测试的时候每个桥臂只用了一个管子。
千里一梦
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LV6
高级工程师
  • 2019-5-23 09:12:31
  • 倒数10
 
按照你现在的驱动电路,以及管子的开关特性,出现导通是正常的。
曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-23 10:19:01
  • 倒数7
 
嗯嗯,主要是如果下管真的发生了误导通,那我加大占空比怕是要烧下管了。。。很纠结。。。之前下管用快恢复二极管的时候,也遇到过上管关短后误导通的情况,但是加了母线电容之后就没问题了,现在上下管栅源电压都在振,也尝试加过母线电容发现不顶用了。
st.you
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LV10
总工程师
  • 2019-5-23 10:08:57
  • 倒数9
 
只能改善了,在每个MOS的 GS之间并一个电容,几百~几千P

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曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-23 10:19:23
  • 倒数6
 
好的老师,我先试试
nc965
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版主
  • 2019-5-23 12:43:44
  • 倒数5
 
未见拓扑电感,拓扑不成立。
曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-23 17:03:42
  • 倒数4
 
哦哦,拓扑用的是BUCK,电感是买的现成的铁氧体o型线圈,卖家给的电感值是100uH,三个串起来用,所以没有把电感的封装画到PCB中,后期我用导线把电感连到板子上了。
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2019-5-23 17:57:30
  • 倒数3
 
BUCK 最好用粉心类电感;

驱动芯片下面就是开关动点的铺铜,想上大电流可能需要勇气
曼珠沙
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LV3
助理工程师
  • 2019-5-23 18:30:52
  • 倒数2
 
能详细指点一下么?动点的铺铜会干扰驱动?
nc965
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版主
最新回复
  • 2019-5-23 21:00:53
  • 倒数1
 
三圈两地是基础,第一个圈是电容,你没有。第二个圈是电感,你也没有。这种情况下出现任何问题都不奇怪。

33e.png

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