Уважаемые форумчане, помогите пожалуйста разобраться вот в каком вопросе.

При работе асимметричного полумоста на индуктивную нагрузку в токе нагрузки обнаружил характерные "выбросы" тока в моменты открывания и запирания транзисторов с помощью цифрового осциллографа.
На другой ветке форума мне объяснили, что это все происки паразитных индуктивностей.
Вообще пытаюсь бороться с выбросами тока потому, что АЦП, который читает ток в цепи фазы через дифференциальный ОУ с шунта - прекрасно видит эти иголки (проверял выводя сигнал АЦП через ЦАП).


Схема асимметричного полумоста собрана на IGBT-транзисторах (HFA30PB120) и диодах (IRG4PH50UD).
Драйвер ключей IR2213. В качестве нагрузки используется фазная обмотка АД (2 кВт) - просто чтобы создать индуктивный характер нагрузки. Шунт 0,1 Ом.
Схему привел на рисунке 1, на рисунке 2 параметры компонентов.

Для полноты картины на 3 и 4 рисунках примеры токов без ограничения по амплитуде и с ограничением (пока довожу токи до 5-6 А) - длительность импульсов тока порядка 1,5 мс.

Плата сейчас разведена на макетной плате - просто в целях тестирования. Но предполагается, что у меня будут четыре таких полумоста, каждый из которых управляется независимо. Это добро должно быть на одной плате.

Серьезного опыта работы с печатными платами нету.

Я прикрепил jpeg файл печатной платы - здесь все четыре полумоста.
Первоначально решил сделать так - верхний слой платы - слой заземления и с этой же стороны, где земля, будут установлены диоды, транзисторы и драйверы. В этом случае слой земли будет выполнять роль экрана (так ли это?). "С нижней стороны" будут все дорожки, шунты в цепях фаз и ОУ с цепями обратной связи для усиления сигнала перед подачей на АЦП контроллера.

Подскажите пожалуйста - как бы делали Вы?

1) можно ли располагать фазы "квадратом" - т.е. компоненты четырех фаз образуют квадарат - или лучше в линию с точки зрения помех?

2) правильно ли я рассуждаю со слоем заземления, который будет выполнять роль экрана? (не приведет ли это к тому, что помехи из-за коммутаций силовых элементов будут еще больше видны при измерениях ? Ведь земля теперь вот она. Транзисторы "сбрасывают" в землю помехи, а потом относительно земли буду мерять АЦП корявые токи фаз?)

3) как следует осуществлять управление драйверами и сбор информации с шунтов? Я первоначально представлял, что можно подводить сигналы управления и снимать информация "висячими" экранированными проводами - т.е. над платой пучек проводов к одному драйверу, второму и т.д. И также экранированные провода от шунтов. Как это сделать по науке? Лучше предусматривать дорожки, которые приведут эти сигналы на край платы?

4) в интернете куча ссылок на "чистую" и "грязную" земли и их разводку. Если я делаю общий слой земли - это хорошо или плохо?

5) участки не занятые дорожками на нижней стороне платы должны быть тоже отведены под слой земли или нет?

Спасибо.

Я не сильный спец с силовой технике - но надо бороться с причиной
ЕМНИП, снаббер Вам в помощь.

Первая ссылка из гугла... Содержание Радиохлама не проверял
http://radiohlam.ru/teory/snubber.htm

Транзисторы "заснабберены".
Считал снабберы как раз по той методике, что в вашей ссылке.
Эффекта на иголки тока никакого - что есть снаббер, что его нету. Я и варьировал паремтры снабберов в широких переделах - особых отличий не видно.

Выкладывайте разводку платы, тогда можно что-то подсказать.

Прежде всего, ни в коем случае не продолжайте свои эксперименты "на макетке", иначе Вы спалите всю конструкцию нафиг и будете ее палить.
Силовые платы надо сразу разводить на двухслойке с сплошным слоем земли. СНИЗУ.


Располагайте так, чтобы расстояние от микросхемы управления до драйверов было минимальным


И да и нет. Силовые транзисторы всегда будут "сбрасывать" токи в землю, главная идея, чтобы путь тока по земле от транзисторов до источника питания не проходил
под АЦП, для чего располагают так: силовой разъем питания, драйверы, ацп. То есть АЦП как можно дальше от разъема питания где идет обмен энергией



По науке так. Нижний слой земли, это план питания.
1. Использовать план питания имеет смысл, если при стандартной толщине платы 1.6мм, ширина трассы не менее 1мм.
2. Чтобы не было помех надо соблюдать три правила
a) возвратный путь большогот тока по прямой от источника к приемнику должен быть минимальным
б) длина трасс чувствительных к наводкам, типа сигналы от датчиков тока, должна быть минимальным
в) чувствительные трассы никогда не должны проходить над местами где в плане питания идет возвратный путь большого тока

И в конце концов, на сайтах Интерсила, IRF, Fairchild, Ti полно, полным полно референс дизайнов силовых плат, зайдите и посмотрите.


Это хорошо. Новая стратегия, единый план питания, без всяких вырезов и прочее. Берете карандашик,
рисуете на листке узлы АЦП, драйверов, источников питания на плате, затем рисуете пути протекания большого тока.
Там где течет большой ток "грязная земля", основная идея чтобы чувствительные участки, типа АЦП никогда не располагались
над грязной землей.
Еще, план земли это хорошо...для четырехслойки.
В общем случае до плана земли должно быть не больше 0.4мм, при ширине трасс 0.2..0.5мм. Стандартная двухслойка, толщина 1.6мм,
поэтому трассы 0.2..0.5 высокоимпедансные, и ловят помехи только так.
Поэтому Вы должны использовать в дизайне либо четырех слойку, либо трассы шириной не менее 0.8..1мм, чтоб на них не было помех



Идея сделать верхний слой, где лежат компоненты слоем земли, тупая идея. Компоненты нарежут ее на изолированные участки,
и земля превратитеся в гемор. Поэтому на слое компонентов ведите сигналы, а нижний слой сделайте сплошным слоем земли.
От земли польза только при соблюдении двух правил
1. Чем меньше расстояние до земли, тем больше от нее пользы(имеется ввиду толщина диэлектрика)
2. Земля должна быть сплошная, без разрезов и разрывов.

Сообщение отредактировал lemorus - Jan 27 2014, 05:07

lemorus - огромное Вам спасибо за развернутый ответ!
Узнал для себя много подробностей - о которых не было представления.

Еще раз спасибо.

Проводник шириной W=0.2...0.5mm на 2-х слойке имеет Z=132...106, для W=0.8...1.25mm Z=90...75. Не такая большая разница. Бесплатный калькулятор лежит здесь - http://www.saturnpcb.com/pcb_toolkit.htm, в нем же можно проверить (паразитную) индуктивность полигонов. Для 4-h слойки проводник шириной W=0.8...1.25 имеет Z=50...37.