Yüksek endüktif yüklerin sürülmesi mosfet sürücüsünü yok eder

Arka fon

Bir ateşleme bobinleri sistemi kullanarak nispeten yüksek voltajlar (> 200KV) üretmeye çalışıyorum. Bu soru, 40-50KV civarında bir yerde üretmeye çalıştığımız bu sistemin tek bir aşamasıyla ilgilidir.

Başlangıçta fonksiyon jeneratörü MOSFET'leri doğrudan sürmek için kullanıldı, ancak kapatma süresi oldukça yavaştı (fonksiyon jeneratörü ile RC eğrisi). Sonra, iyi çalıştı, ancak yine de sonbahar zamanları ile bazı sorunlar vardı (yükselme zamanı harikaydı) güzel bir totem kutup BJT sürücüsü inşa edildi. Bu yüzden bir sürü MCP1402 kapı sürücüsü almaya karar verdik .

İşte şematik (C1, MCP1402 için ayırma kapağıdır ve fiziksel olarak MCP1402'nin yakınında bulunur):

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Başlangıçta transistörlerin amacı, fonksiyon jeneratörümüzden çıkan negatif voltajların (yapılandırılması zordur ve vidalanması kolaydır) MCP1402'ye ulaşmasını önlemektir. MCP1402'ye gönderilen düşüş sürelerimiz bu kaba düzenleme nedeniyle oldukça uzundur (1-2 uS), ancak dahili bir histerezis veya bunun sorunlara neden olmasını engelleyen bir şey var gibi görünüyor. Eğer yoksa ve aslında sürücüyü yok edersem, bana bildirin. Veri sayfasında herhangi bir giriş yükselme / düşme süresi parametresi yoktur.

İşte fiziksel düzen:

Mavi tel ateşleme bobinine ve siyah tel masadaki toprak şeridine gider. Üst TO92 PNP ve alt TO92 NPN'dir. TO220, MOSFET'tir.

Deney

Bu tasarıma yeni gelen sorun, kapı hattında çınlama ve yavaş geçiş sürelerinin bir kombinasyonu oldu. Hatırladığımdan daha fazla MOSFET ve totem direği BJT yok ettik.

MCP1402'nin bazı sorunları düzelttiği görülüyordu: zil yok, hızlı düşme süreleri; mükemmel görünüyordu. Ateşleme bobini takılı olmayan kapı hattı (yeşil ve beyaz telin yukarıda takıldığı MOSFET'in kapı piminin altında ölçülmüştür):

Bunun harika göründüğünü düşündüm ve bu yüzden ateşleme bobinini taktım. Bu çöpü tükürdü:

Bu önemsiz kapıyı ilk kez gördüğümde değil, ama ilk defa güzel bir resmim var. Bu voltaj geçişleri IRF840'ın maksimum Vg'lerini aşıyor.

Soru

Yukarıdaki dalga formunu yakaladıktan sonra her şeyi hızla kapattım. Ateşleme bobini kıvılcım üretmedi, bu da MOSFET'in zamanında kapanmakta zorlandığını söyledi. Benim düşüncem, kapı zil çalma ve di / dt başak keserek kendini tetikledi olduğunu.

MOSFET inanılmaz derecede sıcaktı, ancak biraz soğuduktan sonra multimetre ile kontrol edildi (kapı kaynağı ve kapı drenajı arasında yüksek empedans, bağlama kapısından sonra drenaj kaynağı arasında düşük empedans, boşaltma kapısı sonrasında drenaj kaynağı arasında yüksek empedans) . Sürücü, ancak, neredeyse de ücret vermedi. MOSFET'i çıkardım ve çıkışa bir kapak taktım. Sürücü artık değişmedi ve sadece ısındı, bu yüzden yok edileceğine inanıyorum.

$2\Omega$

1. Dünyada sürücüyü ne yok etti? Benim düşüncem, büyük kapı geçişlerinin kapıya geri dönüş yolunu buldukları ve bir şekilde 500mA'nın maksimum ters akımını aştığıdır.

2. Endüktif yükü sürerken bu zil sesini nasıl bastırabilirim ve temiz tutabilirim? Kapı uzunluğum yaklaşık 5 cm. Kullanabileceğim ferritlerin bir seçkisi var, ama dürüstçe birisi neden bu olduğunu açıklayana kadar başka bir kapı sürücüsünü havaya uçurmak istemiyorum. Yüksek endüktif bir yük bağlayana kadar neden oluşmuyor?

3. Birincil ateşleme bobini üzerinde ters diyot yoktur. Bu, voltaj artışlarımızı sınırlamaktan kaçınmak için bilinçli bir karardı, ancak yanlış bilgilendirilebilir. Birincil voltaj yükselticisini diyotla kapatmak, ikincil voltaj yükselmesini hiç kapatır mı? Değilse, daha pahalı 1200V MOSFET'lere ihtiyaç duymamak için memnuniyetle bir tane koyarım. Drenaj-kaynak voltajını yaklaşık 350V'da (~ 100nS çözünürlük) zirveye çıkardık, ancak bu daha yavaş bir kapı sürücüsü ile yapıldı, bu nedenle daha az di / dt vardı.

4. Kullanılabilecek 1200V IGBT'lerden bir seçimimiz var (sadece burada masamın üzerinde oturuyorlar). Bunların bu tür yükleri süren MOSFET'ler kadar sıkıntıları olur mu? Fairchild bunları kullanmayı önermektedir .

Düzenle:

MOSFET'imi korumak için diyotu birincil üzerine koymak için bir LTSpice simülasyonu yaptım. Anlaşıldı, devrenin amacını yendi. Diyodu primerden geçirmeden önce (solda) ve sonra (sağda) simüle edilen ikincil voltaj:

Görünüşe göre bir koruma diyotu kullanamıyorum.

Kutsal Sazan! Lehimsiz bir breadboard üzerinde 10 nsec anahtarlama yapmaya mı çalışıyorsunuz? Ve transformatörünüzde geri dönüş diyotunuz yok mu?

Eğer bunu yapacaksanız, hızlı anahtarlama ve endüktif parazitlere saygı göstermeyi öğrenmelisiniz. Bir yer düzlemine gidin ve tüm geçiş yollarınızı mümkün olduğunca kısa yapın. Ayrıca, geri dönüş diyotuna aküye uzun kabloların yanı sıra sürecek bir şey vermek için MCP1402'nize 100 uF'lik bir kapak (seçim için tantal) koyun.

Yüksüz dalga formunuzda bu düzenli darbeleri görüyor musunuz? Bunlar ~ 40 MHz salınımlarıdır ve iyi bir işaret değildir.

IRF840'ın ters aktarım kapasitansı (120pF), tahliye voltajının dv / dt'si ve oldukça zayıf sürücünün (MCP1402) bir kombinasyonu benim en iyi tahminim.

Başlatıcılar, sürücü üzerindeki veri sayfasını okuyun - sayfa 3'te "mandallama koruması ters akıma dayanır" tipik olarak 0,5 amperden büyüktür - bu cihazın neden arızalı olabileceğine dair bir ipucu.

Sonra Q = CV veya dq / dt = I = C dv / dt.

Drenajdaki dv / dt'de büyük bir değişiklik olan 120pF'den geçen akımın, sürücünün başa çıkabileceğinden daha fazla olduğunu düşünüyorum. Kapsam resmi tüm kötü gitmeden hemen önce yaklaşık 20ns 10V değişiklik gibi bir şey görüyorum:

I = 120pF x 10V / 20ns - bu 60mA, ancak bu sadece kapıda görülen voltaj - drenajda on veya yüz kat daha büyük olabilir ve bu nedenle akım, ters parazit kapasitörden yol almak için 600mA ila 6A olabilir. sürücü çipine.

Zaten bu benim şüphem. Ben on amper kapasitesine sahip bir sürücü kullanmak veya en azından on amper ters akım ile başa çıkabilirim bir sürücü bulmak istiyorum.

Andy, drenaj kapısı kapasitansı ile bir şeye inanıyor.

Ama ayrıca: 12V kaynağına bunun ne yaptığını ölçün. Bu, kapı sürücüsündeki sivri uçlar için alternatif bir yol olurdu. Şu anda dekuplaj olarak tek bir 0.1 uF kapasitör gösteriyorsunuz ve bunun yeterli olmadığından şüpheleniyorum. 10nF'den 100 uF veya daha fazlasına kadar geniş bir dekuplaj spektrumuna ihtiyacınız olabilir ve bu yeterli değilse, kapı sürücüsünü ve hassas elektronikleri bir LC filtresinden ve kendi yerel dekuplajından çalıştırmayı düşünün.

İndüksiyon bobini tarafından üretilen nemli yüksek tepe voltajını 220..470nF MKP kondansatörünü transformatöre paralel olarak yerleştirin. Şimdi kesilen akım, FET'i yok etmek yerine kondansatöre gidecektir.

Bu, tüm CRT TV'lerde yapılır ve yatay çıkış aşamasını izler.