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未解决

单相逆变器中间桥臂无功电压尖峰RC吸收

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夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 11:11:20
10问答币
如图使用的是heric拓扑逆变器,中间桥臂在无功的时候stress很高,黄色为电容电压,绿色为stress 使用220p 50欧姆电阻RC吸收,电容上电压看不出来吸收变化,电阻改为25欧姆,电容电压随尖峰变化,但吸收不明显。
此时电阻损耗已经0.6W,无法加大电容。
1.layout已经定型,没有改善空间,RC吸收是不是没有改善空间了?

2.请教一下是否可以RCD钳位来钳位并减小电阻损耗。

1.PNG 039.png 036.png



nc965
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  • 2019-11-7 11:41:59
 
S5\S6?此处正是RCD钳位的用武之地,如果交换一下位置则更甚。
夜雨雨夜
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LV8
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  • 2019-11-7 11:45:36
 
是S5,S6,不加吸收/钳位650V的管子基本上没有裕量了。
nc965
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  • 2019-11-7 11:49:54
 
能否交换位置同步驱动?抑或是工频异步驱动的?
夜雨雨夜
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LV8
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  • 2019-11-7 14:09:13
 
S5和S6每个都是半工频波常通,半工频波高频信号,S5高频的时候S6常通的,不是一起开关打的
nc965
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  • 2019-11-7 14:25:52
 
这应该没有尖峰,有的话PCB可以解决,加点RC也行,不用RCD。
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 15:26:12
 
现在RC吸收解决不了,PCBlayout也不方便优化。
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 17:02:04
 
我电容不变,修改电阻,电阻较大的话,电容上没有尖峰,是不是这个时候没有吸收尖峰的作用?
lovelee
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  • 2019-11-7 18:54:35
 
电源设计的钳位参数需要调节合适。
nc965
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  • 2019-11-7 19:28:33
 
电容上的尖峰?这话有毛病,不符合基本原理:电容上电压不能突变。
同时也说明,如果真有尖峰,靠RC吸收是解决不了的

夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 20:03:00
 
您可以看下,主题上的两个波形,黄色的是电容上的电压。电阻从50Ω减小到25Ω的时候电容上出现了和stress同样的尖峰。
nc965
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  • 2019-11-7 20:07:16
 
电容上的电压? 你图上有个电容,然后RC吸收的C是一个电容,你说的是哪个电容?
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 20:28:36
 
就是RC吸收的C这颗电容。
nc965
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  • 2019-11-7 21:03:37
 
你想对RC的C上的电压尖峰进行吸收?没明白
夜雨雨夜
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  • 2019-11-8 08:56:07
 
想用RC来吸收MOS的stress尖峰,但是当RC常数减小至电容能够足够时间相应的时候,发现能量太大,电容太小,使得电容的电压波形和MOS的stress尖峰波形一致了,我的想法是电容不够大,没有起到作用。


nc965
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  • 2019-11-8 09:12:44
 
想用RC来吸收MOS的stress尖峰?你总共有6只MOS,你想吸收哪一只上的?
夜雨雨夜
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  • 2019-11-8 09:43:51
 
Q5 和 Q6
nc965
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  • 2019-11-8 09:48:19
 
你再看看Q1~Q4上有没有尖峰?
闪烁
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  • 2019-11-8 10:13:40
 
Q5和Q6有的话,Q1到Q4也都是有的,只不过Q1到Q4承受的是1/2的Q5、Q6压降,所以用同样650V的管子余量很大;
nc965
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  • 2019-11-8 11:07:01
 
好了,用了37楼,你终于说明白了。
现在吸收:一个RC置于AB之间,C=330pF,R=1K1W,高压工况,看Q2尖峰效果,然后(先50%后10%)加减R,找到尖峰最小的R阻值。
YTDFWANGWEI
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  • 2019-11-12 15:12:54
  • 倒数2
 
RC吸收,如果R太大,就没有效果了,吸收尖峰用的是C上电压不能突变,加R是限制流过C的电流不要太大,如果R太大,就变成将尖峰通过R滤波了,比如一个方波,通过RC滤波可以变成类似直流,但方波还是方波。
闪烁
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  • 2019-11-7 13:50:18
 
请问一下,S5和S6是同个驱动信号吗?
闪烁
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  • 2019-11-7 13:51:28
 
前面S1到S4是全部高频驱动还是一半高频一半工频?
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 14:11:27
 
S1 S4正半周高频打,S2 S3负半周高频打
夜雨雨夜
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LV8
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  • 2019-11-7 14:10:10
 
各一半工频常通,S5高频的时候S6常通的,不是一起开关打的

闪烁
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  • 2019-11-7 14:24:31
 
你这驱动跟H6桥是一样的,你这个拓扑我没用过,不知道你们是为什么选这个拓扑而不是H6?
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 15:26:54
 
这个拓扑每个工作状态只有两个管子通,效率比H6好。
greendot
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  • 2019-11-7 15:54:29
 
名字都说了,High Efficient 。
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 16:39:24
 
单相逆变效率最高的拓扑了吧
闪烁
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  • 2019-11-7 20:06:23
 
感觉这个拓扑效率不一定有H4高
闪烁
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  • 2019-11-7 18:30:49
 
分析了一下,你这个拓扑按道理是Q5、Q6管子是会被前面输入电压嵌位的;出现尖峰是应为前面H4桥输出到电感之间的走线有寄生电感和Q5、Q6体寄生电容之间谐振;
看一下走线还有没有机会优化一下,没得优化的话就只能加吸收;
微信图片_20191107182635.png
微信图片_20191107183146.png
夜雨雨夜
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副总工程师
  • 2019-11-7 20:00:53
 
layout中为并排TO-247管子,依次是Q1 Q5 Q6 Q4,距离在一个平面上基本上算最近了。但因为封装原因,有几CM的距离的。
闪烁
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  • 2019-11-8 11:51:23
 
这个仿真模型应该就跟你实际比较接近,正常输出尖峰比较小,发无功输出时,尖峰比较大;
帮你做了对比,H4桥输出加等效走线电感跟没有等效电感的情况,可以确定尖峰是走线等效电感跟IGBT管子体内电容谐振产生的;
微信图片_20191108114754.png
微信图片_20191108114751.png

微信图片_20191108114743.png


greendot
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  • 2019-11-12 10:43:02
 
1uH电感和200p电容谐振产生的尖峰,并个68欧+1nF 的RC snubber 是否可消除?闪版再仿一仿?
闪烁
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  • 2019-11-12 11:34:07
  • 倒数10
 
加了有效果,但是没办法消除
12.png
11.png


闪烁
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  • 2019-11-12 11:40:55
  • 倒数9
 
继续加大吸收电容到5nF,吸收效果明显,实际可能导致电阻过热

13.png
greendot
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  • 2019-11-12 12:01:39
  • 倒数7
 
谢谢,Snubber的 68R是LC的特征阻抗,C是5倍200p,以damping来说,C 理论上是越大越好。对这个拓扑不熟,还不确定L是1uh还是2uH。能否展开尖峰,看看谐振频率?
闪烁
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  • 2019-11-12 13:14:16
  • 倒数6
 
波形测量出来大概是10MHz
14.png
greendot
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  • 2019-11-12 13:55:43
  • 倒数4
 
这应该就是1uH/200pF的谐振频率。(您的PSIM版本是12?)
闪烁
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  • 2019-11-12 14:40:43
  • 倒数3
 
是的,PSIM12版本强大很多
夜雨雨夜
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  • 2019-11-7 20:23:53
 
汇报下最新的测试结果:
1.使用RC吸收的时候在有功的情况下,Q5 Q6 为同步整流,二极管反向恢复关断,stress很干净,尖峰不超过30V。怀疑IGBT反并联二极管反向恢复速度慢

如果线上寄生电感,为什么二极管反向恢复没有震荡
2.使用RCD吸收,使用SI管,0.01u电容,200K电阻,电容电压在半个周期内会放光,所以去掉200k电阻,200k在一个开关周期内本身也放电有限 923.png



去掉后测试波形如下:

934.png
在尖峰处还是电容电压有震荡,并且没有明显的吸收波形
夜雨雨夜
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LV8
副总工程师
  • 2019-11-7 20:27:39
 
954.png

将SI二极管换成FRD二极管,震荡减小,尖峰稍小,但是还是有尖峰电压存在。并且电容电压还是无法和stress匹配。

怀疑吸收电路距离太远,明天确认下吸收电路前有没有尖峰震荡。
闪烁
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  • 2019-11-8 11:41:47
 
你这个Q5和Q6用的是IGBT,用它内部的二极管做续流有点问题,IGBT体二极管参数比较差,这个也有可能是产生尖峰的原因,在外面并个快恢复二极管在测试看看;
闪烁
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  • 2019-11-7 22:13:38
 
吸收电阻用200Ω,电容用102的试试看
夜雨雨夜
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LV8
副总工程师
  • 2019-11-8 08:57:58
 
1.这样的RC常数不是已经很大了?
2.是靠C来延缓上升斜率?

闪烁
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  • 2019-11-8 09:09:43
 
你不要用那个思想去理解,尖峰主要是寄生参数的影响,加RC吸收主要是将尖峰能量转移到C上,R太大转移太慢,就是你前面所说的,测电容测不到尖峰
闪烁
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  • 2019-11-8 09:12:08
 
我之前的H6参数是200R加220p的电容,电容加的越大效果越好,但是电阻损耗就越大,所以折中选择选择一下;
闪烁
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  • 2019-11-8 09:37:19
 
刚才没仔细看你前面参数,你用220p加50R的电阻还吸收不了尖峰吗?
夜雨雨夜
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  • 2019-11-11 08:50:03
 
是的,220P 50欧姆吸收不掉,吸收很不明显。
nc965
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  • 2019-11-11 12:16:57
 
500欧姆试试
夜雨雨夜
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LV8
副总工程师
  • 2019-11-11 16:22:28
 
从20到200试过,20最好,50其次,100,200电容电压看不到吸收尖峰。
nc965
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  • 2019-11-11 16:32:50
 
你去看电容尖峰做什么?高压空载工况,看Q2尖峰效果,然后(先50%后10%)加减R,找到尖峰最小的R阻值。
夜雨雨夜
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副总工程师
  • 2019-11-12 10:21:13
 
Q2的波形使用220p 20Ω基本是看不到尖峰,20欧姆~100欧姆基本无差。

现在只有Q5和Q6在无功的时候有问题。、

您可以看下Q5和Q6有功的条件下也没有问题。

吸收电容现在加大到330p,会降低到600V一下。

我看电容电压是这么想的:

调节电阻的时候,如果阻抗较大,就会导致RC常数大,电容在这个尖峰处,没有作用。看电容电压可以看出来,同时电阻太小之后,电容参与了震荡,反而尖峰更大了。



另:尖峰只有40ns,使用RCD吸收的时候,看电容电压,没有反激时的典型上升过程,怀疑尖峰时间太短,二极管没有响应过来,后面也就不用了,图之前放出来了,后面将Si管换成FRD的,波形近似,这个后续值得分析一下。
Q12002.png
Q12001.png
图片1.png
nc965
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  • 2019-11-12 11:57:06
  • 倒数8
 
1、看Q2尖峰,是因为Q5\Q6的尖峰会反应到Q2上去,Q2的尖峰最小化,则Q5/Q6的尖峰最小。
2、不直接看Q5/Q6,是因为那是热点,不能直接挂示波器,看到的可能是假象,即使你用差分探头,也可能是假的,还可能是挂探头引起的。
3、220p 20Ω基本是看不到尖峰,20欧姆~100欧姆基本无差异,这些都不是吸收参数已经达到最佳的判据。电容上的电压波形,更不是判据。唯一的判据是尖峰高低。
4、你实在想看Q5/Q6尖峰,可以双踪AB(其中A就是Q2)的波形,然后波形相减。这种尖锐的脉冲尖峰,一是要接地,二是要直接看,不要储存(一储存展开又是假的)。
夜雨雨夜
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LV8
副总工程师
  • 2019-11-12 13:31:01
  • 倒数5
 
了解,波形都有使用300M带宽的探头测试,都有用示波器主屏200us看。上面的2ms的波形只是先看趋势,后续都有看。

男爵123
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LV4
初级工程师
最新回复
  • 2019-11-15 13:54:25
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