Buck-Boost dönüştürücümdeki sivri uçlara veya salınımlara ne sebep oluyor?


11

Şu anda Buck-Boost dönüştürücü ile ilgili bir sorunum var. Buck-Boost dönüştürücümün şeması aşağıdaki gibi görülebilir:

Buck-Boost dönüştürücümün şeması

Buck-Boost için giriş voltajını ve giriş akımını ölçmek için Hall Effect transdüserleri LV25-P ve LA25-NP kullandım. Daha sonra sinyal, transdüserler tarafından ölçülür ve sinyal durumu devresine gönderilir (bu şeklin sağında). Sinyal durumu devresi için voltaj takipçileri yapmak için LM358 kullandım. Son olarak, sinyal ADC'lere gönderilir.

Kullandığım IGBT, IRG4PH50U. Sürücü TLP250. TLP250 için güç tedarikçisi + 15V'dir ve zemini "Orta" olarak adlandırılmıştır. Anahtar frekansı 20KHz'dir.

Buck-Boost için giriş kaynağı olarak PV emülatörü Chroma ATE-62050H-600S'yi kullandım. Çıkış, 20 Omh'da bir elektronik dirençle bağlanır. IGBT'nin görev döngüsünü% 49'da sürdürdüm. Sonuçlar aşağıdaki gibi gösterilmiştir:

burada kanal 1, sinyal koşulu devresinin önündeki "LA" limanındaki tekli ifade eder. kanal 2, LC alçak geçiren filtreli sinyal durum devresinin sonunda bulunan "1" bağlantı noktasındaki tekli ifade eder. Kanal 3, akım osiloskop probu tarafından ölçülen giriş akımı I'dir.

Sonuçlar çok iyi değil. Bu sivri uçları gerçekten kaldırmak istiyorum. Son zamanlarda, DC / DC boost dönüştürücümde büyük salınımlara neden olan nedir? Bu zıplama mı yoksa başka bir etki mi? Bunun zemin sıçramasından kaynaklandığını varsaydım. Ancak, nasıl çözüleceğini bilmiyorum.

Herhangi bir yardım çok takdir edilecektir.


Merhaba, @BruceAbbott. Evet, 3 alanım var.

Bir toprak dönüştürücü ve LM358 ile ilgilidir ve ben bunu "üçgen" olarak işaretledim. İkinci yol ise "D_GND" olarak işaretlediğim TLP250 sürücüsü ile ilgilidir. Üçüncüsü, "GND" olarak işaretlediğim Buck-Boost için zemin. Şeklin sağ tarafında görebileceğiniz gibi, onları birbirine bağlamak için 0 Omh direnç kullandım. Kanal 1 ve kanal 2'deki sinyalleri ölçtüğümde, bağladığım toprak P6'dır.

@ PlazmaHH için talep olarak prototipi ve PCB düzenini ekledim.

Prototip PCB Düzeni


Son zamanlarda, @PlasmaHH çözümünü denedim ve sonuçlar aşağıdaki gibi gösterildi:

resim açıklamasını buraya girin

Kanal 3, akım osiloskop probu tarafından ölçülen giriş akımı I'dir. Kanal 1 ve kanal 2 aynı portu, "1" portunu belirtir. Bununla birlikte, kanal 1 toprak antenini kullanırken kanal 2 kullanmamıştır. Bazı dalgalanmaların azaldığını görebiliriz, ancak hepsinin değil.

Daha önce yaptığım iş olan Boost devrem de denedim. Sonuçlar aşağıdaki gibi gösterilmiştir:

resim açıklamasını buraya girin

burada kanal 1 toprak antenini kullanırken kanal 2 kullanmamıştır. Bu rakamdan, tüm dalgaların azaldığını görebiliriz.

Yukarıdaki tartışmadan, @ PlazmaHH'nin doğru olduğunu düşünüyorum, ama bütünü değil. @carloc ve @rioraxe bazı çözümler sağladılar ve bence onlar işe yarayabilir. Uçağı Jeff Barrow, http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html okudum . Zemin sıçramasının suçlu olduğunu düşünüyorum. Aşağıda gösterildiği gibi Buck-Boost'um için bazı analizler yaptım:

resim açıklamasını buraya girin

Bu rakamlar, anahtar açık veya kapalı olduğunda iki farklı akım döngüsü verir. Bu rakamdan, mevcut döngü alanlarındaki değişiklikler görülebilir. PCB düzenini tasarlamak için aşağıda gösterildiği gibi bir çözüm önerdim:

resim açıklamasını buraya girin

Bu düzeni kullanmak istememizin nedeni, iki akım döngüsü için geçerli yönün aynı olması. Bu nedenle, sadece pembe ve yeşil alanların nasıl kurtarılacağını düşünmem gerekiyor.

resim açıklamasını buraya girin

İşte henüz bitmemiş PCB düzenim. Sadece işe yarayıp yaramadığını bilmek istiyorum.

resim açıklamasını buraya girin

Pembe çizgiler, anahtar açıkken geçerli döngüye, yeşil çizgiler ise anahtarın kapalı olduğuna işaret eder. Beyaz alan mevcut döngülerin değişimidir.

Herkes, sence sorun yok mu?

———————————————————————————————————————————— Merhaba, Yeni bir şeyler yaptım değiştirir. İlk olarak, kapasitörün boyutunu küçültüyorum, çünkü o kadar büyük olana gerçekten ihtiyacım olmadığını buldum. Sonra, indüktör GND ve Cout arasındaki izi azaltırım. Bu, başıboş endüktansları azaltmak için etkili midir?

resim açıklamasını buraya girin


Merhaba, PCB düzenimi yeni güncelledim. Kontrol etmeme yardım eder misin?

resim açıklamasını buraya girin


Bazı değişiklikler yaptım:

  1. IGBT ve diyotu döngü alanını yeniden kullanmak için bir soğutucuya yaptı.
  2. Alt kısımda bazı bileşenler yaptım, ama gerçekten iyi olup olmadığını bilmiyorum.
  3. Zeminleri, şekilde işaretlediğim beyaz daireler gibi birbirine bağlayın.

resim açıklamasını buraya girin

Kapaklar için ESR'nin nasıl ölçüleceğini bilmiyorum. Ama bu konuda bazı dukkanları kontrol ettim. Diyor ki:

"Giriş kapağı 100V 470uF. ESR değeri 0.06 Ohm. Çıkış kapağı 250V 47uF. ESR 0.6 Ohm."


Son zamanlarda, aşağıda gösterildiği gibi yeni PCB kartını yaptım:

resim açıklamasını buraya girin resim açıklamasını buraya girin

Sonuç aşağıda gösterildiği gibi iyidir:

resim açıklamasını buraya girin

Giriş akımı için ani artış daha küçüktür. Ancak, daha fazla iyileştirme yapıp yapamayacağımdan emin değilim.

Bu arada, aşağıda gösterildiği gibi çıkış akımını ve voltajını da test ettim:

resim açıklamasını buraya girin

Dalga formu çıktısı neden bu kadar tuhaf? Bunu nasıl geliştirebilirim? Lütfen görmeme yardım et.


3 ayrı zemine sahipsin. Fiziksel olarak nasıl birbirine bağlanırlar? Kapsam hangi noktaya bağlandı? Düzeninizi gösterin.
Bruce Abbott

Ayrıca probları nasıl bağladığınızı gösterin (yani, toprak antenini veya uygun bir düşük endüktans bağlantısını kullandıysanız)
PlasmaHH

1
@Lecio: evet, bu tel oldukça küçük bir anten. Probunuz için Google ve düşük indüktans ve problar hakkında düşük endüktanslı toprak yaylı eki kullanın
PlasmaHH

2
Ayrıca pcb düzeni yardımcı olmaz. İki döngüler burada tasvir bağlantı hızlı anahtarlama akımı, taşıma yüksek. Daha sonra başıboş başlıklar ile salınım yapmaya eğilimli oldukça sapık endüktans uygularlar. Ancak, en kötüsü, yakındaki devrelerin herhangi bir yerinde gürültüye neden olurlar. Bu bağlantı sadece ağır bakır alanlarla yapılmalıdır, her zaman iki kat üzerinde birbirinin tepesinde gitme ve dönüş yolları olmaya çalışın.
carloc

1
[1] Anahtarlama devrelerinde, daha yüksek kapasitans ve parazitik elemanlar nedeniyle daha büyük olmak daha iyi değildir. MOSFET ve daha uygun voltaj dereceli çıkış diyodu kullanmayı deneyin (yani 1200V değil). [2] elektrolitik kapaklar yüksek ESR'ye sahiptir, Cout ve Cin ile paralel olarak birkaç uF aralığındaki bazı seramik kapaklar eklemeyi deneyin. [3] Anahtarlama akımı döngü alanlarını azaltan Cout + pininden doğrudan indüktör pinine kalın bir kabloda yama yapmayı deneyin.
rioraxe

Yanıtlar:


1

Her şeyden önce, doğru bir şekilde ölçtüğünüzden emin olmalısınız. Probunuzun toprak anten efekti vardır, daha fazla ayrıntı için " Çıkış Dalgalanmalarını ve Anahtarlama Regülatörlerindeki Geçici Geçişleri Ölçme " uygulama notunu okuyabilirsiniz .

İkincisi, ultra hızlı diyotlar trr <= 30ns, başak probleminize yardımcı olacaktır. Düşük ESR kapasitörleri bulmak için ayrıca yüksek dalgalanma akımı / yüksek sıcaklık kapasitörleri seçebilirsiniz; örneğin 105 ° C kapasitörler probleminize yardımcı olabilir. PCB'niz aynı zamanda parazitik kapasitans problemine sahip gibi görünüyor. Anahtarın Gnd düzlemi tabanı ile doldurabilirsiniz, parazitik kapasitansı azaltır.


0

Çivileriniz IGBT açılmaya başlıyor gibi görünüyor. Kurulumunuzda indüktör akımı açıldığında oldukça yüksek. Çoğu dönüştürücü bu şekilde ayarlanır, bu yüzden bunun yanlış olduğunu söylemek benim için küfür olurdu. m derecik dediğimiz gibi hızlı bir diyot gerekir.Ayrıca IGBT'nin kapı açılmasını yavaşlatmanız gerekir.Genel olarak görülen kapı direncinin anlaşılması ve denenmesi kolaydır. Hızlı küçük diyot ile deneysel kapı direncini atlayın, böylece IGBT'nin kapanması yavaşlamaz.Bu biraz daha fazla güç yakar, ancak seçtiğiniz 20KHz'de çalışabilir olmalıdır. Kapı direnci PCB düzeninize bağlıdır. sivri uçları kabul edilebilir bir seviyeye getirmek için daha az geçit direnci gerekir. paralel olarak BAV21 diyotlu 47 ohm dirençle başlayabilirsiniz.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.