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未解决

PFC双管并联驱动走线是否存在隐患?

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chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-24 18:23:56
10问答币
这个PFC的问题前几天请教过大家了,得到大家的热心支持在此再次表示感谢。这两天再细想一下,感觉到这个PFC并联的两个管子驱动走线好像有些隐患?重新简单展开一下,麻烦大家耐心帮忙分析一下:

如图,红色框框里面为PFC控制系统,PCB上专门留出一块地方放置这个控制系统,控制系统的顶层和底层都进行了GND敷铜处理,然后控制系统和强电母线负端单点连线共地在电流取样电阻的右边,这个单点共地引线大概就1mm宽度4mm长度。然后驱动芯片TC4420出来的驱动PWM一分为二连接到驱动电阻端,从PCB上看到这两个管子驱动部分还是比较对称的,但是红色圆圈的R19和R23这两个泄放电阻分别和管子S连接后,都没有通过一条细小走线引回到驱动芯片TC4420的GND端。也就意味着当驱动PWM驱动管子的时候,这个峰值驱动电流都要从管子的S极流经母线负极,然后通过单点共地引线流回到控制驱动系统。

疑问:有没有可能因为是泄放电阻R19和R23缺少了回流到驱动芯片TC4420的GND端引线,导致现在的峰值驱动电流和母线强电电流混走了一段距离,从而引发了意想不到的驱动干扰,导致存在隐患?

PS:按照我之前布局习惯肯定会在泄放电阻S端拉一条细小引线回到控制系统驱动芯片GND这边,但是因为看到一个比较厉害公司的产品PFC驱动布局(走大货)也是如上所述,受到影响就参照了,只不过那个公司的产品是单管不是并联。

原理图.png

驱动布局.JPG



xiaolinjob
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-24 19:59:37
 
这样不好,最好是两个管地的S脚都直接接到N2的GND.
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 08:36:23
 
两个管子的S脚直接与驱动芯片N2的GND连接,岂不是功率电流入侵到控制系统了?这不行吧
xiaolinjob
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 08:41:02
 
功率GND走自己的回路,驱动GND(MOS的S极)回驱动芯片GND。
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 10:33:55
 
也就是说这两个泄放电阻R19、R23与管子S极连接的这端,都要拉引线回到驱动芯片GND这里,这样可以确保峰值驱动电流通过这个引线以最短的距离回流到驱动芯片GND这里,从而不受母线GND功率电流影响?我当初也是这么想的,但是当看到一个别家公司的产品PFC驱动这个地方,就像我上面所述,那个泄放电阻居然就是没有这条回流引线。

xiaolinjob
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 11:45:32
 
大问题可能没有,只是可以和好的区别。我是把驱动GND从主芯片的GND引出的,主芯片的GND找一个最看重的采样参考GND,比如CS的GND。
nc965
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版主
  • 2021-11-25 10:57:10
 
不用纠结这些事
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 11:57:52
 
版主你好!你的意思是:
1.上面的母线功率GND和控制系统GND的共地连接方式没有问题?
2.驱动部分泄放电阻R19、R23分别和各自管子S极连接后没有引线回流到控制驱动芯片GND,也没有问题?

nc965
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版主
  • 2021-11-25 13:19:46
 
没啥大问题,唯一可以优化的是芯片45脚最好也单独引到两个S脚,同时C58也需要直接钉到58脚
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 14:24:22
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谢谢!

1. C58和驱动芯片N2在背面,如图PCB截图,就在N2芯片5、8脚上面大概2mm处最左边的那个电容就是;

2. N2芯片GND引脚(4、5)单独拉两条引线到管子S端,即R19、R23这两个泄放电阻这里。其实现在我最耿耿于怀的是这点,因为前段时间出现过机器烧毁其中一个管子烧毁状况,现在还一直找不到原因,开机启动瞬间的Vds、Vgs、功率因数、频繁开关机、高低温、低压150VAC下的1.5倍输出负载突加抗饱和能力、长时间可靠性老化等都做了,但是重现不了烧管异常现象。

所以基于以上分析,我个人就有些怀疑是不是因为缺少了 N2芯片GND引脚(4、5)单独拉两条引线到管子S端,导致了驱动瞬间峰值电流被逼流经母线,并通过强弱电共地点绕了一个弯弯回流到驱动芯片GND,在这个回流途径中存在干扰隐患。可是就是这样一种PFC驱动布局走线模式之前在一家出货量很大的公司产品上看见过。

nc965
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版主
  • 2021-11-25 16:40:48
  • 倒数9
 
VCC电容钉在控制(驱动)芯片引脚上,这是控制电路布局第一原则。驱动电流并不是驱动芯片产生的,而是VCC电容产生的,所以驱动回路要以VCC电容为起(终)点。
驱动电流回路是一个闭合回路,因此有两根(而不是一根)线,并且要最小包围面积,即单独两根平行走线,与其他连接分开,这叫开尔文连接,也是行业惯例。
做好这两点就行,其他不必纠结,特别是静电(仅在过锡炉的时候可能有点作用)泄放电阻,可有可无的东西。
3.png


chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-25 16:56:27
  • 倒数8
 
明白了!后面会改善这个PCB:
1. 让C58电容GND端贴着最靠近驱动芯片的敷铜GND;
2. R19、R23电阻连接管子S极这一端,分别走一条回流细线到C58的GND端。

从当前的驱动走线布局而言,是否存在一定的由于缺少驱动回流线引发的炸管风险?因为当前十多台样机前段时间催的急送出去给客户试用了,这些日子都整的有些焦虑不安担心炸鸡在客户那里出洋相。

nc965
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版主
  • 2021-11-25 21:05:25
  • 倒数7
 
驱动正程,电流从电容正-芯片开关-驱动电阻-Cds充电-回流地线-电容负
驱动逆程,电流从Cds结电容-驱动电阻-芯片开关-电容负-回流地线-Cds结电容
都是完整的回路,与泄放电阻无关
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
  • 2021-11-26 08:55:03
  • 倒数5
 
明白了,我现在布局最大的缺陷是缺少了一条从驱动GND走到管子S极的回流走线。
chuxuezhe
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LV8
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  • 2021-11-26 08:34:18
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非常感谢版主的指点!
能源消耗
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总工程师
  • 2021-11-29 08:47:32
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驱动信号线之间讲究的是短距离,  不穿越其他电流线, 楼主的PCB做得很好,没有问题。

走线线穿越指的是电流回路中间穿过,。
chuxuezhe
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副总工程师
  • 2021-11-29 09:28:30
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你好!这个PCB布局,那两个MOS管驱动端S极的这一端,分别都没有引线回流到驱动芯片GND,这个不算BUG吗?

缺少了这两条回流引线,就意味着驱动正程的峰值驱动电流就会如同原理图中绿色走向所示,从驱动芯片N2驱动引脚出来后,经过驱动电阻、管子Ciss电容后到S极,到了S极后峰值驱动电流被逼流入到母线负极走了一段距离,然后通过共地点回流入控制驱动系统。即在这个驱动过程中产生了驱动电流和母线电流的掺和,不会存在隐患吗?
能源消耗
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总工程师
  • 2021-11-29 10:23:04
  • 倒数2
 
那就低级错误了啊, 芯片地也同样要和MOS S相连,同样也要段线,,这个PCB可以在芯片GND过孔相连就可以的啊。注意走线安全距离
chuxuezhe
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 2021-11-29 10:57:41
  • 倒数1
 
是的,NC965版主在上面也提及了这点。哎,我之前布局的时候本来习惯性都要画这段走线的,只是之前看过一家其它公司的产品(PFC)这个地方也是没有这条管子S端到驱动GND的回流线,关键是它这个产品几年了还出货量还很大很稳定,所以就盲目跟随了 ! 现在老老实实补回这条线吧。



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