Warum klingeln meine Push-Pull-Treiberabläufe so stark?

Ich habe gelesen, was meine MOSFETs tötet, was eine ähnliche Schaltung wie meine zu sein scheint (meine Sekundärseite ist ebenfalls mittig abgegriffen und verfügt über 2 Hochgeschwindigkeitsdioden, die sich in eine Last von 10R / 400uF gleichrichten).

Der Transformator ist 12: 1, meine Versorgungsspannung liegt zwischen 10V und 25V bei ~ 300mA.

Die Transistoren heizen sich aufgrund eines Lawinenausfalls auf. Ich habe 50-V-Geräte verwendet und die Scope-Aufnahme zeigt ~ 200-V-Geräte. In jedem Fall klingelt die DS-Spannung bis zum Durchschlag (wenn genügend Energie im Stromkreis vorhanden ist). Ich möchte 10 und idealerweise 100 W durch diese Schaltung schieben. Mir ist klar, dass das Steckbrett für ein 100-W-Design nicht realisierbar ist, aber es sollte 10 tun.

Das Klingeln erfolgt bei 2.x MHz. Die Eingangskondensatoren der Stromversorgung sind nicht niedrig oder besonders hoch bewertet.

Schema Foto Scope Schuss

power mosfet switch-mode-power-supply

— HL-SDK
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Wie kommt es, dass sich die DS-Spannung des Transistors auf 50 V einstellt (oder die orangefarbene Kurve nicht die Spannung des Transistors ist)?

— Vasiliy

Ich weiß nicht. Ich messe einen der Abflüsse in Bezug auf den Boden. Ich habe überprüft, dass mein Netzteil 24,2 Volt abgibt. Die Messung der Stromversorgung an VIN / GND ergibt ~ 24 Volt. Interessant ... Ich habe bestätigt, dass das Wicklungsdiagramm für den Transformator korrekt ist.

— HL-SDK

Die Quelle der 2x Spannung an Ihren FETs wird in derselben Frage beschrieben, die Sie bereits verknüpft haben (Antwort von Andy Aka). Ich kann immer noch nicht sehen, wie dies die stationäre Spannung sein könnte, aber eines ist sicher: Diese FETs sind nicht gut für Ihre Anwendung. Diese schlechten FETs sind dazu verdammt, ihre DS-Durchbruchspannungen in dieser Konfiguration zu erreichen.

— Vasiliy

Nun, ich kann 1200 V SiC-Teile einwerfen, die herumliegen, aber das behandelt ein Symptom, keine Ursache.

— HL-SDK

R_{O N}

$R_{ON}$

Antworten:

Es liegt am Mittelhahn. Schauen Sie sich nur den linken Teil des Transformators an.

Sie haben zwei Induktivitäten in Reihe. Wenn Sie einen Induktor gegen Masse ziehen, beginnt ein Strom zu fließen, und der andere (magnetisch gekoppelte) Induktor versucht, denselben Strom zu induzieren, indem er die Drain-Spannung des anderen Transistors nach oben drückt, bis sie zusammenbricht.

— Jippie
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Vielen Dank, um jetzt einige meiner Probleme zu lösen: Wie kann ich diese Energie umleiten / unterdrücken? Es schränkt meine Leistungsgrenze für dieses Design stark ein. Eine schnelle Diode vom Drain zum Center Tap? klingt verschwenderisch

— HL-SDK

Eine Vollbrücke benutzen?

— Jippie

Diese Diode müsste sowieso falsch vorgespannt werden, sie schließt den Transistor kurz.

— Jippie

@jippie, stimmt das, wenn die Diode falsch vorgespannt ist? Die Anode würde sich auf dem FET-Drain befinden und die Kathode würde sich auf dem Mittelabgriff befinden. Der Strom fließt vom Mittelhahn durch die Halbwicklung und durch den EIN-FET nach unten. Wenn dieser FET ausgeschaltet wird, muss der Strom irgendwohin, damit die Diode einen Pfad bereitstellt, ohne die große Spannungsspitze zu erzeugen.

— Peter

Diese Art der Konstruktion erzeugt eine 2-fache Versorgungsspannung an den Abflüssen jedes FET. Wenn Sie versuchen, etwas über 25 V kurzzuschließen, um den Mittelabgriff zu aktivieren, bedeutet dies einen Brand.

— Andy aka

Wenn Ihre Versorgungsspannung 25 V beträgt und der Transformator (und das Schalten) absolut perfekt sind, sehen Sie 50 V an den Abflüssen der MOSFETs, und das ist eine Tatsache. Ihre MOSFETs sollten für mindestens 100 V ausgelegt sein.

Stellen Sie sich vor, der mittlere Hahn des Primärteils ist wie der Drehpunkt einer Wippe. Sie ziehen eine Seite nach unten und auf magische Weise (oder nicht) steigt die andere Seite auf das Doppelte der Versorgungsspannung. Die beiden Hälften der Primärwicklung sind stark gekoppelt, und dies erhalten Sie mit gekoppelten Induktivitäten (auch als Transformator bezeichnet), unabhängig von der Sekundärwicklung und der Belastung.

Das Klingeln ist darauf zurückzuführen, dass der Transformator nicht perfekt ist - nicht jede über den Mittelabgriff gelieferte magnetische Energie wird in die Leerlaufwicklung induziert - Sie haben eine Streuinduktivität und ein Toroid (zum Beispiel) ist gut, wenn Sie besser als 98 werden können % Kopplung.

Die 2%, die nicht gekoppelt sind, beziehen immer noch Energie aus der Versorgung und können nirgendwo hingehen, wenn diese Seite des Transformators offen ist. Was es findet, ist die Leerlauf-Drain-Kapazität des MOSFET und es "klingelt" und dieses Klingeln kann auch todernst sein.

Bewerten Sie Ihre Transistoren mit einer höheren Spannung, und legen Sie von jedem Drain einen 33-V-Zener und einen Dioden-Dämpfer an den Mittelabgriff zurück (zumindest auf diese Weise können Sie ein wenig Energie zurücknehmen).

— Andy aka
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Ich bin nicht davon überzeugt, dass die Spannung auf das Zweifache der Versorgungsspannung begrenzt ist. Ich denke, der Strom in einer Wicklungshälfte wird versuchen, den Strom der anderen Wicklungshälfte zu "kopieren" (ohne Berücksichtigung der Last aus Gründen der Argumentation). Wenn der Strom so hoch ansteigt, erhöht er seine Spannung auf unbestimmte Zeit (theoretisch). Natürlich wird die Last dieses Verhalten ein wenig "zähmen", aber nicht unbedingt nur auf die doppelte Versorgungsspannung.

— Jippie

@ Jippie. Nein, der aktuelle wird nicht kopiert. Der Strom, auf den Sie sich beziehen, ist der Magnetisierungsstrom, den ein Transformator hat. Bei Nulllast gibt es immer noch einen Magnetisierungsstrom, der bei einem Transformator immer benötigt wird und nur als Streuinduktivität in der kurzen Zeitspanne, in der eine Hälfte der primären offenen Stromkreise vor der anderen Hälfte liegt, zur Transformatorwirkung beiträgt wird auf null Volt (ish) gezogen, dh einige zehn Nanosekunden. Dies verursacht das Klingeln. Sobald die andere Seite gezogen hat, haben Sie eine regelmäßige Transformatoraktion und die "offene Seite" spiegelt die gezogene Seite wider.

— Andy aka

@ Jippie. Alternativ muss die durchschnittliche Spannung über einer Hälfte der Primärwicklung gleich Null sein, und das ist eine Tatsache. Das Gleiche gilt für beide Hälften und für das Paar.

— Andy aka