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简单半桥Buck电路求助,有酬谢

时间:2018-05-13  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

本菜鸟在搞一个半桥Buck电路,原理图和PCB如下:

Schematic

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Bottom

图中没画输入输出端的大电解电容,实际测试时VIN和VOUT都对地接了470uF电解电容

现在问题是高臂导通瞬间,总是出现强烈震荡,如下所示(红色为VM即低臂漏极波形,黄色为LO即低臂栅极波形,VIN端输入31V 1.5A,VOUT端对地接5欧负载,驱动为60kHz互补PWM,死区1us):

示波器

输入这么小震荡就这样,如果把输入加到100V+估计整个电路就废掉了。不知道是不是我的PCB设计犯了什么严重错误,还是有其它原因?若哪位达人帮助解决这个问题,本菜鸟酬谢100元以表微薄心意,决不食言

坐等结果

从波形上看,波形上有尖峰的负电压。

至少可以证明,你的电压探头被干扰了。

采用测量纹波电压的方式(弹簧探头,或者去掉探头夹子,用针尖和针尖旁边的“地”点到DS引脚测试),测试下 DS直接电压,更新图片再分析,

如果尖峰还是较高,可以在D脚上串联1个小磁珠抑制电压尖峰,还可以讲驱动电阻更新为33Ω左右。

谢谢,我按您的做法试一下,稍后把测试结果发上来

摘掉探头帽重试了一下,低臂D极是没有负尖峰的,但是G极受震荡干扰确实有负尖峰,下面是低臂D级波形(20V 0.9A输入):

9A-20V0

把驱动电阻改为20R(没33R的电阻),并把驱动二极管反接后,尖峰确实降低了,但仍超过输入电压的二倍:

20R 20V

再增大驱动电阻我觉得不太好了,对效率和其他性能影响较大,而且此时G极上升沿已是非常平缓了,以下为低臂G极波形:

rrr

图中负尖峰位置对应高臂导通的瞬间,这个尖峰在空载时是没有的

由于电路要跑到8A,所以串磁珠可能不太好使

要工作到8A,那么电感电流肯定是连续的,关断的时候电流很大,再要减小尖峰只能从MOSFET的DS之间串联RC或者RCD的吸收了。

硬开关的工作,会产生尖峰,是正常的。

还可以在Q1-D和Q2-S之间放上一个薄膜电容(类似金属化聚丙烯电容),1uF或者2.2uF,提供尖峰电压吸收作用。

电流是连续的,然而尖峰发生在Q1导通瞬间,MOS关断时没有明显尖峰。您两个方法我都试了(RC吸收用22R,100nF),尖峰会矮那么一丁点但还是超过输入的2倍。这个尖峰带来的最严重问题是干扰G极波形(见上面低臂G极波形的负尖峰),烧前面的驱动芯片和CPU,我已烧了两块CPU

MOS寄生二极管的恢复时间和结电容很可能是影响尖峰的关键因素,以前看到一个帖子说RC吸收反而使波形变坏我也遇到过

我觉得肯定有解决之道,否则全桥逆变就没法做了,那个输入电压可是接近400V的

下管Q2应该是提前关断的吧,关断了后,并联Q2的二极管D6续流。

可以试试D6和D2用肖特基管3个200V的串联,看看是否因为二极管的特性问题造成的。

对,一般来说Q2肯定要提前关断的,这就是死区的目的。我试过缩小死区以短时间直通为代价确实可以消除尖峰,但这不是办法。D2和D6是我为了增强死区续流能力而添加的,一般是不需要的(寄生二极管可以续流),我也没看别人这么用过,但去掉D2和D6也不能改善尖峰

这问题困扰我许久,再等一天解决不了我就去花钱请老师了。一楼的失败的PCB我还剩几块,谁要的话我可以免费奉送,不过应该不可能有人要吧

我瞎猜一下,

下管续流的时候,Q1打开,电感的电流减小变成增加,D6还要反向恢复时间,这个瞬间Q1未完全打开,和D2并没有把电感续流的这个电流充到Vin里面去。

导致这个尖峰很高。

如果尖峰是由于D2的速度不够快?应该在D2上并联RC会有点效果的。

或者在Q1-D和Q2-S上增加吸收电容,会有效果。

又按您的方法在D2上并联RC试了一下,还是没用。Q1-D和Q2-S上接CBB电容前天试了,Q2-D波形会变平,但尖峰基本没受影响。在这个电路上各种怪招我都试过,有人说尖峰是VM寄生电感引起,我试过在Q1-S和Q2-D上接CBB电容,没用

准备找老师去,若能解决再来分享解决方案

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http://www.shenghan.net 扁平线电感bbs/classic/

有几个问题需要搞清楚一下:

1输入电源是怎么来的,测试输入波形了没?

2输出加电感的目的是为了什么?

3为了消除mos的寄生电感电容的影响,用二极管和电容哪个比较合适?

4TVS是吸收瞬间能量的,用在此处是否合适?设计应用场合如何?车载还是工业,消费类?

5 60khz高频下,开关频率对mos性能有何影响,迟滞和反应时间需要如何处理?

哥们,你的问题有不少也是我想问的,不过有些问题比如问题2就有点太。。。了

我也遇到过类似的问题,在低端MOS的VGS信号关闭后,又有一个干扰突起,MOS管的米勒效应。

改善的方法:

1,在驱动电路里加有源钳位电路,应该是最有效的方案;

2,增加上管栅极驱动电阻,减缓上管导通速度(会降低效率,因此需要折中考虑);

3,在MOS管的G与S端并电容,吸收掉一些米勒效应的冲击(同样减缓开关速度,会降低效率,因此需要折中考虑);

4,加RDC吸收网络;

另外你图上的D1和D4方向反了,反过来应该有明显改善。一般MOS驱动是开通要慢,关断要快。驱动电阻应该适当加大10-100R之间。 下管的开通速度过快,导致上管的电压变化率过高 ,弥勒效应使它导通了.可以尝试D4的方向反一下,让下管开通速度慢一点,这样上管的弥勒效应就没那么严重. 他有提供驱动的波形,可以看到是下管的VGS电压在关闭后有干扰凸起,所以是上管开的太快。

R2,R3用1M的电阻?

我只想知道是不是真的

这是一个BUCK同步整流电路吧? 死区时间够大吗?

D1,D4方向不对

D2,D6可以不要

R2,R3太大

D8, D9普通稳压管, 15V就好

从示波器抓图可以看到,死区是足够的。

几天没来多了那么多回复,非常感谢大家

其实这是一个很经典的问题,我在另一个电源网上看了一堆大师的分析,总的来说这个问题非常棘手,特别是电压高电流大时,尖峰的原因和解决方法不是一两句能说清楚的

现在正在打一块新的测试板,有结果了再来发帖

我有类似产品经验,电压不高,但电流是几十安的,也没有这样的波形

什么时候出结果呀~ PWM的H和L没接? 不错 D1 D4 反向,R1换成100-220R,R4不用改,R3改成1NF的电容,R2改成4.7K,C1加大点,改了不保证100%解决,至少减少80%,改好发红包过来 还有个问题也很重要,FAN7190的GND要紧挨着下管的MOS的S,这个做不好,改上面的也没用

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