Pytanie:
Konwerter Buck MOS Drive powodujący przegrzanie
Damien
2019-04-01 12:45:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Z poniższym schematem, który przedstawia przetwornicę buck DC / DC napędzaną niską stroną, podobną do tego postu:

enter image description here

Napięcie LINE wynosi około 300 VDC i steruje lampą halogenową 24 V podłączoną do J1. C2, C3 mają moc znamionową 450 V.

Jest przeznaczony do specjalnego systemu zastosowań laboratoryjnych, więc nie martw się o napięcia i izolację.

Mosfet jest zasilany przez IRS44273 przy 15 V i około 20 kHz oraz MOSFET STD13NM60N o napięciu 600 V i 11 A.

Sprawdziłem bezpieczny obszar działania mosfetu i jestem w jego zasięgu

Jednak MOSFET eksplodował około 2-3 sekund po włączeniu obwodu i wydaje się, że miał łuk wokół węzła przełączającego oraz przyległej masy i śladów. Nie jestem pewien, która usterka była pierwsza.

Przy napięciu liniowym 30 V system działa dobrze, ale mos się trochę nagrzewa.

Z lunetą zbadałem bramę MOSFET-a i krawędzie są ostre, więc wydaje się, że sterownik działa zgodnie z oczekiwaniami.

Mój projekt termiczny nie jest optymalny, ale nie sądzę, aby miało to duże znaczenie w ciągu kilku sekund.

Czy jest coś, czego mi brakuje w tym projekcie? Podejrzewam, że w węźle przełączającym występują wysokie stany przejściowe powodujące łuk na PCB. Mam prześwit 1,1 mm pod soldermaską, który przy tym napięciu powinien wystarczyć.

EDYTUJ:

Układ PCB (muszę dodać lepszą termikę, poprawię też układ): enter image description here

EDYTUJ:

Tutaj jest arkusz kalkulacyjny przelicznika dolców TI, jeśli może być przydatny dla każdego.

@Andyaka poniżej jest najprawdopodobniej odpowiedzią na twoje pytanie, ale twój ogólny układ tej części byłby moim następnym na liście do zbadania.Czy możesz pokazać swój układ PCB?
Dziękuję Ci!Układ prawdopodobnie nie będzie problemem, zakładając, że pod wszystkim znajduje się płaszczyzna uziemienia.
Tak, jest płaszczyzna uziemienia.
Dwa odpowiedzi:
Andy aka
2019-04-01 13:25:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kilka obliczeń kontroli poczytalności: -

Cewka indukcyjna to Wurth 2,2 uH i przy zasilaniu 300 V DC, szybkość, z jaką prąd rośnie (di / dt), gdy tranzystor MOSFET jest aktywowany, wynosi: -

$$ \ dfrac {300} {2.2 \ mu} $$

To jest di / dt wynoszące 136,4 amperów na mikrosekundę.

MOSFET jest oceniany przy szczytowym prądzie drenu wynoszącym 44 amperów, a osiągnięcie tego limitu zajęłoby około 323 ns.323 ns, a częstotliwość robocza 20 kHz to cykl roboczy 0,65%, więc wydaje mi się, że albo cewka indukcyjna ma znacznie za małą wartość, albo musisz pracować ze znacznie wyższą częstotliwością roboczą.

Dzięki Andy, korzystałem z arkusza kalkulatora TI Buck kalkulatora Excela, ale prawdopodobnie coś mi się pod tym względem zepsuło, sprawdzę to.
Co gorsza, cewka jest oceniana na 16A, nasycenie 22A.
(Microhenry: µ można skopiować [stąd] (http://pmortensen.eu/EditOverflow/_Wordlist/EditOverflowList_2019-03-30.html) (na dole strony). Wraz z `°`, `Ω`, i `(z nieznanych powodów Ctrl + K nie zawsze działa)).
Autistic
2019-04-01 14:41:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Główny induktor Buck jest o wiele za mały, jak stwierdził Andy aka . Jeszcze nie wyszliśmy z lasu.

Twoja zimna lampa halogenowa połączona równolegle z C1, kondensatorem o niskim ESR, oznacza duże spodziewane przepięcia prądu rozruchowego. Może to być 10 razy większe od normalnego prądu obciążenia. Impedancja szyny DC, MOSFET RDS na i cewka DCR niewiele to ograniczają.

W tym przypadku pomoże miękki start, jeśli nie można go pokonać przez cykliczną jazdę siłową. Lepiej jest wykryć prąd drenu za pomocą szybkich środków, ograniczając czas WŁ. . Ograniczanie prądu szczytowego cykl po cyklu jest powszechnym i skutecznym sposobem osiągnięcia tego celu. Możesz kupić tani chip, który to robi, lub możesz użyć oddzielnych komponentów.

Teraz, gdy FET już nie działa, możesz nadal stwierdzić, że jest gorący, a Twoja wydajność jest mniejsza niż 90%. Twoje straty przełączania będą znacznie wyższe niż gdyby napięcie szyny wynosiło 48 VDC. Diody krzemowe są wolniejsze przy wyższych napięciach, co również powoduje, że FET jest cieplejszy w schemacie przełączania twardego. Jeśli nie chcesz zmniejszać częstotliwości z powodu problemów z szumami audio lub problemami z dużymi cewkami, rozważ schemat redukcji strat przy przełączaniu.

Nawet jeśli straty przy przełączaniu zostaną pokonane, wyższa WŁĄCZONA rezystancja tanich tranzystorów MOSFET wysokiego napięcia sprawi, że 96% sprawność będzie wyzwaniem.

Nie jesteś pewien, co masz na myśli, mówiąc o łagodnym rozruchu i zmniejszaniu częstotliwości oraz jaki chip zrobić, co?Ta topologia nie jest regulowana prądowo, ale poprzez optyczne sprzężenie zwrotne lampy i zarządzana przez mikrokontroler.
@Damien przez miękki start Mówię, że twój początkowy cykl pracy może wynosić 1%, utrzymując prądy szczytowe na niskim poziomie. To rozgrzeje żarnik lampy, dając jej wyższą rezystancję. Następnie powoli zwiększaj cykl pracy do wartości docelowej. To było i nadal jest zrobionez prostym kondensatorem, gdy mikro nie jest częścią SMPS. Dzięki optycznemu sprzężeniu zwrotnemu początkowa moc lampy jest oczywiście zerowa, więc pętla sprzężenia zwrotnego zapewnia lampie duży cykl pracy, dmuchając w fet.
To było już kontrolowane w ten sposób.Ale jak wskazał Andy, cło wyniesie 0,65%, co stanowi około 1 stopnia PWM.
Jakiego napięcia i mocy używasz halogenów?A co by było, gdybyś zrobił konwerter buck jako VCCS i przefiltrował wyjście PWM mikroprocesora, aby uzyskać proste napięcie sterujące?
24V - 100W.Nie rozumiem, metoda sprzężenia zwrotnego, czy to prądowa, napięciowa czy optyczna, nie ma tak naprawdę znaczenia dla topologii systemu.
Bieżące sprzężenie zwrotne, jeśli jest szybkie, zatrzyma projekt zjadający fety.Jeśli zrobiłem dla ciebie źródło prądu Switchmode, powiedzmy 6A, a ty włączyłeś i wyłączyłeś go za pomocą mikro, to zadziała, ponieważ twój cykl pracy może być wysoki bez wydmuchiwania czegokolwiek.
Naprawdę nie rozumiem, co masz na myśli, czy masz łącze do topologii, która wyjaśnia Twoje znaczenie?
@Damien (nie jestem tym plakatem, ale oto moja interpretacja) ograniczenie prądu cykl po cyklu oznacza, że miałbyś szybki element wykrywający prąd, który natychmiast wyłączyłby FET w połowie cyklu, gdyby prąd był zbyt wysoki.Byłby to dodatek do czegoś innego, a nie całkowita zmiana topologii.
Hej, dzięki @mbrig,, przyjrzę się temu


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...