Sonnerie sévère lorsque le transistor MOSFET côté haut dans le circuit en demi-pont est activé


18

J'ai conçu un PCB (conçu comme un bloc de construction de prototypage) qui a un pilote de porte côté haut et bas IR2113 pilotant deux MOSFET de puissance IRF3205 (55V, 8mΩ, 110A) en configuration demi-pont:

Schématique Disposition PCB Image de la configuration physique

En testant le circuit avec une charge, j'ai découvert que, bien que le côté bas se commute assez proprement, il y a beaucoup de sonnerie à la sortie du demi-pont (X1-2) chaque fois que le côté haut s'allume. Jouer avec le réglage du temps mort de la forme d'onde d'entrée et même supprimer la charge (une inductance avec une résistance de puissance en série simulant un convertisseur abaisseur synchrone connecté de X1-2 à X1-3) n'a pas réduit cette sonnerie. Les mesures ci-dessous ont été prises sans charge connectée (rien à X1-2 sauf pour la sonde de l'oscilloscope).

Sonnerie

Apparemment, les inductances et capacités parasites sont suffisantes pour provoquer cela, mais je ne peux pas comprendre pourquoi le côté bas fonctionne aussi bien qu'il le fait. Pour moi, les deux formes d'onde de commande de grille semblent suffisamment propres, les tensions passant la tension de seuil des MOSFET assez rapidement. Aucun creux de pousse n'est présent lors du changement. Quelles sont les causes possibles du problème et quelles mesures puis-je prendre pour réduire les symptômes?

Je suis conscient qu'il existe de nombreuses questions très similaires ici et sur d'autres sites, mais j'ai trouvé les réponses publiées inutiles pour mon problème particulier.

Éditer

Bien qu'il y ait un condensateur électrolytique de 2200 uF à l'entrée (X1-1 à X1-3) pour supprimer les transitoires et le bruit, il n'a clairement pas supprimé les hautes fréquences. L'ajout d'un condensateur de 100 nF (comme suggéré dans la réponse d'Andy aka) en parallèle avec le condensateur électrolytique a réduit de moitié la sonnerie à la sortie (X1-2 à la masse) et la sonnerie à l'alimentation (X1-1 à la masse) d'un facteur de 10.

condensateurs


4
Ceci est un excellent premier post
espace réservé

Réponses:


12

Essayez de sonder le rail d'alimentation. Je parie que vous voyez ces pointes là-bas. Ce sera dû à la longueur de fil entre votre alimentation de banc et les MOSFET. De toute évidence, vous ne le verrez pas du côté FET inférieur, car votre oscilloscope est référencé à ce rail, mais si vous sondez à nouveau l'alimentation, je parie que vous le feriez.

Essayez une céramique de 1 uF ou 10 uF à travers les rails d'alimentation pour fermer les MOSFET.


6
+1 Il y a des façons plus difficiles d'apprendre cela, celles qui pourraient conduire à de petits tas de MOSFET fumés.
Spehro Pefhany

Un capuchon en polyester métallisé de 100 nF a considérablement réduit les pointes, mais pas de manière compétitive. Les condensateurs en céramique conviennent-ils mieux comme bouchons de dérivation dans des applications comme celle-ci? Je n'ai malheureusement pas de céramique de grande valeur dans ma boîte de pièces.
jms

1
Ce que vous pourriez voir maintenant, ce sont peut-être des artefacts hors champ. Essayez de connecter l'oscilloscope directement sur le capuchon avec une boucle de terre aussi courte que possible. L'induction dans la boucle est courante. Vous devriez être OK avec cette casquette. Quelle est la taille des pointes maintenant?
Andy aka

Aux fréquences que vous voyez, oui, une céramique sera meilleure que le polyester.
WhatRoughBeast

@Andyaka Avec la sonde connectée directement au capuchon de 100 nF, le commutateur FET n'a plus d'importance, la sonnerie à la sortie (X1-2) est la même et l'ondulation à l'alimentation (X1-1 à X1-3) est réduit à deux volts. Des suggestions sur la façon d'atténuer davantage les pointes de 20 MHz à la sortie? La disposition du tableau est-elle à blâmer?
jms

3

En supposant que vous avez traité le contournement du rail d'alimentation comme Andy l'a dit et que vous avez ralenti la porte en augmentant R1 R7 et en faisant quelque chose pour éteindre plus vite que rallumer. S'il sonne encore, il y a encore deux choses à essayer: vous pouvez placer des diodes shottky 60V sur DS des fets et vous pouvez placer des amortisseurs RC sur DS de chaque FET.


1
Ces deux suggestions ont très bien fonctionné pour moi. Je développe un pilote de moteur CC sans balais évalué à 14 Vdc, 80A en utilisant un pilote Texas DRV8305. Voici un article utile sur les amortisseurs: ti.com/lit/an/slpa010/slpa010.pdf L' utilisation de cette technique de conception pour les amortisseurs et le placement d'un redresseur schottky sur le transistor inférieur ont entraîné une réduction du premier pic de la sonnerie de 28 à 16V. Le snubber a réduit le temps de décroissance de la sonnerie à une demi-amplitude de 300 ns à 125 ns. Les transistors sont 2 x PSMN8R7-80PS en parallèle.
Ray Wales

1

Je pense qu'Andy aka a obtenu la réponse à ce sujet, mais je voulais clarifier que la sonnerie est causée par l'inductance des fils menant aux FETS et la capacité de la grille des FET. Cela crée un circuit LC qui résonne à une fréquence basée sur l'inductance et la capacité de votre circuit. Généralement, l'effet est réduit en utilisant des résistances d'amortissement et en réduisant autant que possible la longueur des fils.


0

Réduisez la résistance côté haut à 22E, cela résoudra probablement le problème, cela est souvent dû à la commutation des mosfets sur HARD, j'ai dû apprendre à la dure

En utilisant notre site, vous reconnaissez avoir lu et compris notre politique liée aux cookies et notre politique de confidentialité.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.