Próbuję napędzać silnik prądu stałego (12 V, 100 W) za pomocą MOSFET IRFP054N . Częstotliwość PWM wynosi 25 kHz. Oto schemat:

Wiem, że DSEI120-12A nie jest najlepszą diodą do tego celu, ale obecnie nie mam nic lepszego. Diody Schottky'ego 3A, których również próbowałem, bardzo szybko się nagrzewają.

Oto przebiegi zakresu (A = odpływ MOSFET (niebieski), B = napęd bramki (czerwony)):

Mniejszy cykl pracy:

Dostaję skok napięcia przy wyłączaniu MOSFET, który trwa około 150 ns i ma amplitudę max. 60 V. Amplituda pozostaje bez względu na to, czy zwiększę cykl pracy, napięcie lub obciążenie silnika. Szerokość kolca zależy od obciążenia silnika (prawdopodobnie zależy od prądu).

Próbowałem:

• Zwiększenie rezystora bramkowego do 57Ω w celu wolniejszego wyłączenia MOSFET.
• Dodanie diod Schkottky'ego (SR3100, 3A) w poprzek silnika i MOSFET.
• Umieszczenie różnych kondensatorów na łączu prądu stałego i silniku. Czasami pomaga to podczas pracy z niskim cyklem pracy i niskim napięciem, ale gdy moc jest zwiększona, ponownie pojawia się skok.

Żadna z tych rzeczy nie pomaga całkowicie wyeliminować kolca. Ciekawe: kolec nie niszczy MOSFETU (ponieważ jest oceniany dla 55 V), ale chciałbym zrobić ten sterownik poprawnie.

Szukam sugestii, co jeszcze spróbować i dlaczego ten skok jest ograniczony do 60 V.

Aktualizacja: Myślę, że korek elektrolityczny 1 mF nie był w stanie wchłonąć skoku energii z silnika. Teraz dodałem kondensator filmowy 2,2 uF na linii 12V, ceramiczną nasadkę 200 nF na silniku i ceramiczną nasadkę 100 nF na MOSFET.

Pomogło to obniżyć skok, chociaż teraz dzwonię przy wyłączaniu - prawdopodobnie muszę poprawić tłumienie w MOSFET. Ale amplituda napięcia jest znacznie niższa (30 - 40 V przy obciążeniu).

$\Omega$

Ta starożytna nota aplikacyjna opisuje różne rodzaje obwodów tłumiących, w tym czas i sposób ich użycia. Możesz znaleźć tam inspirację.

Spróbuj umieścić jedną diodę Schottky'ego bezpośrednio przy silniku, a następnie drugą w poprzek przewodów do silnika, w którym opuszczają płytkę drukowaną.

Pomaga również upewnić się, że Twoje zasoby są dobrze omijane przy wysokich częstotliwościach. Połóż ceramiczny korek na zasilaniu blisko miejsca, w którym znajduje się zasilanie silnika. Przy twoim napięciu może to być około 10 µF.

Nie nakładaj czapki na FET, i utrzymuj małą czapkę na silniku małym i umieść ją fizycznie blisko silnika. Nie użyłbym więcej niż 1 nF.

Wydaje się, że jest to klasyczny przypadek błądzenia indukcyjnego i dopasowania urządzenia.

Indukcyjność błądząca

Pozwól, że ponownie narysuję obwód, aby pomóc wyjaśnić tę kwestię.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Zamierzam przyjąć rozsądne założenie, że prąd przemienny pochodzi z sieci za pośrednictwem izolowanego transformatora, a zatem można bezpiecznie uziemić prąd stały (na pokrywie). Jeśli tak nie jest, masz również inne obawy.

Zaakceptowanie tego rozsądnego przypadku Stray1 i Stray2 można zignorować.

To pozostawia Stray3 , Stray4 i Stray5

Każdy z nich przyczyni się do początkowego przekroczenia, które widzisz. Takiego przeregulowania należy się spodziewać, gdy przemieniasz obciążenie indukcyjne. i chociaż należy się spodziewać niektórych, MUSI być zarządzany, aby utrzymać szczyt poniżej napięcia znamionowego urządzenia (napięcie znamionowe na matrycy).

Teraz część z nich będzie artefaktem podczas pomiaru. Take Stray4,5 Jeśli przypniesz swoją sondę pomiarową do ZIEMI znajdującej się na kondensatorze, ta indukcyjność błądząca przyczyni się do napięcia, które widzisz, gdy zaczniesz komutować indukcyjność obciążenia.

Zaczynasz odcinać przepływ prądu przez FET, a zatem V = Ldi / dt wytworzy pewne napięcie. To, co mierzysz, nie jest już prawdziwym napięciem urządzenia.

Teraz możesz powiedzieć, że przypiąłeś GND lunety do nogi FET, cóż, nawet wtedy będą jakieś zguby, więc to, co widzisz, może nie być prawdziwym napięciem urządzenia.

Na temat Stray4,5 właśnie te indukcyjne błądzenia , zwykle z powodu złego rozmieszczenia, są główną przyczyną przekroczeń napięcia przy wyłączaniu. Próbujesz przerwać przepływ prądu przez nich, wyłączając FET, ale nie mają one ścieżki, za pomocą której można komutować. W związku z tym będą próbować utrzymać przepływ prądu przez FET.

Stray6 wraz z wolnym (w stosunku do przełączania FET) w równym stopniu utrudni komutację prądu obciążenia i jako taki ponownie spowoduje wzrost potencjału źródła drenażu.

Stray3 pojawi się jako oscylacja napięcia dochodzącego do obwodu zasilania.

Seconary Ringing

na obu twoich działkach możesz zobaczyć wtórne dzwonienie. Istnieje wiele przyczyn tego

1. Niewystarczający napęd bramy. Jeśli zdolność napędu jest dość słaba (lub dużo indukcyjności w przewodach bramki), nie będzie w stanie utrzymać urządzenia tak dobrze, a ładunek, który płynie z powodu pojemności millarnej, spróbuje włączyć urządzenie -> osc
2. Stray5 i Stray6 będą oscylować podczas wymiany energii między ścieżkami komutacji
3. Jeśli FET jest dużo szybszy i szybszy w porównaniu do diody, możesz spowodować oscylacje przełączające, które są pogarszane przez Stray5 i Stray6

Rozwiązania?

1. Sprawdź układ! krótkie, grube ścieżki, może nawet blaszka, aby zminimalizować indukcyjność. Zachowaj odległość między DIODĄ a FET do minimum!
2. JEŚLI twoja brama jest słaba, popraw ją
3. JEŻELI twoja bramka jest silna, rozważ zwiększenie rezystora bramy, aby spowolnić przełączanie
4. JEŻELI to nadal nie powiedzie się, rozważ ograniczenie FET w celu złagodzenia problemu.