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未解决

半桥LLC启动直通炸管

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Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-19 16:16:37
10问答币
小弟开关电源新手,目前做了一款1.2KW的电源,输入77~138VDC,输出45~60VDC,电流0~20A可调,拓扑是PFC+半桥LLC,LLC固定120K频率,50%占空比,PFC固定45K频率,PWM调节,依靠调节LLC输入(PFC输出)来改变输出,实际工作时LLC的输入在150~230V的范围。原理图如下:
LLC原理图.jpg
MOS管为IRFP4868(300V/70A),PFC电感L=398uH,谐振电容为KEMET的F461BK184J400R,两个并联,C=360nF,谐振电感Lr=4.5uH,变压器原边电感22uH,漏感0.5uH。
整体的原理图和PCB的PDF在附件里,放DSP的控制板就没有列出了。
PFC和LLC的驱动信号是由28335给出的,LLC在启动的时候以3倍工作频率也就是360K启动,然后慢慢降低到120K的工作频率,启动时谐振电流波形如下:
启动电流.jpg
此时LLC输入电压170V,CH1是LLC使能,CH2和CH3为上下管DS,CH4为谐振电流。
启动时MOS管波形如下:
微信图片_20191019153705.jpg 微信图片_20191019153708.jpg 微信图片_20191019153712.jpg
CH1为下管DS,CH2为上管GS,CH3为下管GS,CH4为谐振电流,为什么没有上管DS?因为坏了一个电压探头,只有3个可用,悲催啊!所以我再抓了一次波形:
微信图片_20191019153721.jpg 微信图片_20191019153725.jpg
CH1为下管DS,CH2为上管DS,CH3为下管GS,CH4为谐振电流(CH1探头有点问题,尖峰特别夸张,实际尖峰和CH2是一样的)
  下面描述问题:LLC输入达到180V以上时,启动会炸管,每次都是两只一起坏,分析波形我判断应该是米勒电容导致的直通引起的,两只MOS管都加有RCD吸收,吸收电容是222/2KV和102/2KV的两个瓷片电容并联,满载运行尖峰很小很小了,其实启动时候前两个波形尖峰也小(CH1探头夸大了尖峰)。
  查过不少资料,了解到解决米勒电容直通的方法主要就3种:1.加负压。2.GS并电容。3.有源米勒箝位。驱动芯片不能换,所以1是不行的。2我做了,GS并了2.2nF的电容,和没并电容对比,对开通速度的影响在ns级别观测不到。3也尝试了,用MMBT2907搭了箝位电路,高电压启动时依然有这个震荡,但是不知道是不是因为我用的贴片元件导致焊接不良的原因,我用万用表测量导通时候的电阻有3.6欧,比我的驱动电阻还大,因为手头目前没有插装的PNP三极管也没法对比测试。当然,上面的波形都是在没有箝位电路的时候抓的。
  我注意到在关断时期产生直通震荡的只有下管的前两个周期,上管的震荡就是在驱动开通和关断的时候,也就是误导通只发生在下管的前两个周期,这两个周期在驱动关断的时候管子要过大概300ns才会关断,第三个周期开始就是立即关断了,这时候就没有误导通的趋势了。
  目前我也不知道应该怎么玩了,求前辈们帮分析一下,给支个招,感激不尽啊

PCB.pdf

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原理图.pdf

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星宇
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  • 2019-10-19 20:39:02
 
你这个机子确实是直通炸机,但是跟你说的没有关系,你仔细你测量的电流波波,第二个脉冲压根就汉有过0,这才是炸机原因,你这机子在重载启机,关机时都会炸机。相关解办法,我都发过贴子!
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-19 23:22:38
 
就是在MOS管DS并电阻吗?达到启动时谐振电容就带电的效果?
anthony
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版主
  • 2019-10-20 20:08:26
 
把死区时间调到500ns再看看,180V时启动频率是多少?
星宇
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  • 2019-10-20 21:46:50
 
改到500NS就能过0了?
anthony
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  • 2019-10-20 22:13:00
 
不一定,可以减轻上下管直通的风险,驱动芯片最好加上boot二极管。
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-20 23:02:53
 
本人新手,对于过0还不太理解,可以麻烦介绍一下相关的资料吗?我去学习一下
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-21 14:10:13
 
前辈您好,我按照你另一个帖子里提到的并电阻的方法测试了一轮,MOS两端各并一个200K/1W的电阻。180V的启动波形如下:
180V.jpg 180V拉开.jpg
CH2为下管VGS,CH3为下管VDS,CH4为谐振电流,震荡还是有,但是小了很多,190V启动和180启动差不多,比之前没并电阻的时候170V情况好了不少,不过输入增加到200V时波形如下:
200V.jpg 200V拉开.jpg
200V的时候震荡尖峰明显比190V的时候大不少,达到8V了,MOS管的导通电压是10V,如果电压再往上还是有些危险啊,满载工作的时候输入电压达到230V,暂时只测试到200V,还没往上测试
bake_ql
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LV8
副总工程师
  • 2019-10-21 20:15:07
 
看看MOSFET的软开关情况吧,貌似你的DT太大了,开通时候电流都已经反向了,如果你的B/D 不是快恢复的,很容易炸;
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-21 23:00:10
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这个MOS的体二极管确实不是快恢复的,设计之初遗留的坑,启动完成之后稳态还是达到软开关了的
星宇
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  • 2019-10-21 20:22:19
 
那个电阻要调整的,直到启动的时候谐振电流能过0,而且谐振电容要放低端,加上钳位二极管,防止重载启机或者关机时进入容性模式!
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-21 23:22:25
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电容放低端是指和下管的E连接吗?我是根据三圈两地的指导让地尽量靠近,所以才弄成这样的,和下管E连接有什么不一样的吗?还有个问题就是电阻是要具体怎么调整呢?怕没调整好炸鸡不敢乱调啊,还望赐教,感激不尽啊
星宇
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  • 2019-10-22 20:13:28
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谐振电容不放低端,你如何加钳位二极管?
Eagllar
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高级工程师
  • 2019-10-22 22:43:35
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我对加箝位二极管具体怎么加比较迷惑,网上查了都是分体电容,我这个不知道具体怎么 加啊,有没有资料可以介绍下呢?还劳烦前辈费心啊
Eagllar
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高级工程师
  • 2019-10-23 09:32:08
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QQ截图20191023092912.jpg
请问谐振电容放低位加箝位二极管是这样操作的吗?
星宇
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  • 2019-10-23 19:32:06
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你这样往哪里钳位? QQ截图20191023193003.png
这样不就可以了?


Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-23 23:03:09
  • 倒数3
 
这样子在C1电流朝下的时候不会直接通过D6回流吗?这样还如何谐振啊?我有些没看明白
Eagllar
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LV6
高级工程师
  • 2019-10-23 23:35:00
  • 倒数2
 
还有就是启动第一个周期,谐振电容放低端的话,第一个周期下管先开通再关断后,电感有电流给下管结电容充电,感应电压极性为左负右正,上管开通时下管的D瞬间拉高到VDD,VDD给谐振电容充电,电感为了阻止这个电流变化感应出左正右负的电压,左边的正电压和VDD叠加不会有很高的尖峰吗?这时结电容已经事先充过电了,这个很大的尖峰dV/dT就会给下管的米勒电容充电,充电电流流过驱动电阻,这样不是加剧米勒共通吗?
不知道我这样的分析哪里有问题,还劳烦前辈指点一二
星宇
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最新回复
  • 2019-10-26 22:25:29
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自已多找资料看吧,LLC不是你想的那么简单,前面的坑还在等你填呢!最近也很忙!
zb980124
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高级工程师
  • 2019-10-21 22:33:10
 
貌似硬开关,参数要计算下,环路要调稳
Eagllar
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  • 2019-10-21 22:58:44
 
这是启动瞬间的头几个波形,当然是硬开关啊
ruohan
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  • 2019-10-23 14:43:19
  • 倒数5
 
你这是电流不对称吧

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