Не могу придумать решение проблемы. Кусок схемы ниже. Нагружено это все на резонансный контур для создания дуги между электродами


В момент резонанса на транзисторах происходит следующая ерунда

На нижнем


На верхнем


Средняя точка



Непосредственно на выходе микросхемы нижнего транзистора примерно такая картина (на верхнем почти чисто)


После поджига чистый сигнал. По питаниям чисто - иголки только. Все осцилограммы снимал с пружинкой, так что наводки минимальны.

Понимаю, что транзисторы достаточно тяжелые для ирки. Но не настолько, чтобы такие импульсы возникали, тем более непосредственно на ее выходе

Спасибо за информацию Собственно в конце к подобному выводу прихожу


А как этот диод еще может быть включен? Естественно параллельно. Медленно открывание через 100ом, быстрое закрывание через диод


Может быть. Выкинуть никогда не поздно, а вот предусмотреть место для установки уже не всегда


Новость... Повезло же выбрать именно эти


Продолжаю эксперименты. Собственно получается окончательный вывод в конце.

На скорую руку переделал схему управления, для проверки некоторых дум. Именно так переделал, потому что ее проще всего получить при имеющейся плате - вместо одного резисторов поставил перемычку, а 10 ом воткнул тупо подняв ножку транзистора.



Теперь осциллограмма и наблюдения. Голубая линия - выход полумоста, желтая - выход нижнего драйвера. Примерно за секунду осцилограммы проскочило всего 3-5 импульсов подобных тем, что на фото. То есть такой жести, как в начале топика уже нет





При поджиге дуги фаза резонансного контура крутится, как может и это я забыл учесть. Поэтому на выходе моста проскакивает именно это. В данном случае фаза тока почти совпала с фазой напряжения моста и в дросселе около нулевой ток при выключении транзистора. Это вызывает жесткое переключение. Если посмотреть на первую картинку, то один импульс чистый, а начало второго - ужасно Потому что транзистор закрывался при почти нулевом токе, а открывается при максимальном токе в резонансном контуре. Так же по наклону синей линии видно, что при открывании транзистора фронт практически вертикальный - 10 ом в затворе же... На второй осциллограмме похожее, только нуля ток в дросселе достиг до включения транзистора. Собственно об это я и говорил, имея в виду повышение dU/dt при повышенном токе - из-за постоянного вращения фазы ток дросселя может увеличивает скорость нарастания импульса или уменьшать его

В общем выводы следующие. Как _gari написал, нужен более мощный PNP транзистор, удерживающий закрытым силовой транзистор. В затворе думаю пока остановиться на 47-100омах на открытие. Базу транзистора буду подключать непосредственно к ИРке - так почти отсутствует всплеск напряжения. Со снабером пока не знаю, буду ли переделывать. Сейчас стоят два конденсатора по 1н, что при токе в 5 ампер в дросселе должно давать что-то около 100нс. Буду переделывать плату

Диодом мы купируем Forward Recovery, а не заряд !

Посоветуете какой?

полно специальных - например, CFD серии от Infineona
https://www.infineon.com/cms/en/product/pow...1337e82a5392f8e

p-n-p PBSS5350T

Сообщение отредактировал НЕХ - Nov 6 2015, 15:09

Вообще, для двухтактных схем CoolMOS - очень плохие ключи. Посмотрите в даташите такие параметры, как Reverse recovery charge, а также отношение емкостей Cgd/Cgs (образующих делитель) и Gate threshold voltage. Будете неприятно удивлены. Чтобы избежать лишних танцев, возьмите предназначенные для двухтактной работы ключи - с шустрым диодом и пониженной емкостью Миллера.



Да, вспомнил. Я имел в виду Reverse Recovery.



Полно у Ixys, до 650В - есть у Fairchild (серия FRFET), парочка приличных есть и у ST (на 650В - точно есть - сам применял).

По цене и параметрам IPB65R190CFD похож. Спасибо за подсказку


Так не с потолка эти транзисторы выбрал Для самопроверки тогда сравню новые IPB65R190CFD и используемые STB16N65M5

Сопротивление стока при 150гр примерно одинаково 0.45 / 0.49
Полный заряд затвора много больше 68 / 31, но это скажется на пару милиампер тока потребления
Заряд емкости Миллера 37 / 8, тут тоже хуже
Заряд затвора 12 / 12
Емкость затвора 1850 / 1250
Эквивалентная емкость Миллера 70 / 30

И вот объясните мне, почему нужно выбирать транзистор, где энергия емкости и сама емкость Миллера много выше?

Да, и напряжение плато у обоих примерно 6 вольт

А Reverse recovery charge не знаю как сравнить, там условия испытаний разные. Но у первого приведено 0.5 микрокулон, а у моего транзистора суммарно 7.5нанокулон, то есть разница на порядки

Сообщение отредактировал dimm.electron - Nov 6 2015, 15:40

В схеме у Вас указаны несколько другие ключи. STB16N65M5 - это те из пары подходящих у ST, о которых я говорил. Хотя, Reverse recovery charge 3.5 uC - тоже не очень.



Такого даже у SicFET'ов нет. Это ST буквы u и n путают. 3.5 - 4uC.


Для примера, сравним FCH150N65F(FRFET от Fairchild) и STB16N65M5 (MDmesh V).

Для FCH150N65F Сgd/Cgs = 0.77/2810 = 0.000274.
Для STB16N65M5 Сgd/Cgs = 3/1250 = 0.0024.
Gate threshold voltage - одинаковые. Кто откроется раньше при высоких dU/dt?

Reverse recovery time/Reverse recovery charge для FCH150N65F 123ns/597nC.
Reverse recovery time/Reverse recovery charge для STB16N65M5 300ns/3500nC.

Хотя, повторюсь, STB16N65M5 - один из лучших у ST.

Да, хоть идеальные ключи ставьте. Форма напряжения не изменится. А вот, если поставить небольшую индуктивность последовательно с нагрузкой, то выброс уйдет.
Схема сейчас работает на частоте около резонанса и переход тока через 0 проходит во время dead-time. добавление индуктивности сместит резонанс вниз. Система перейдет в область индуктивной нагрузки и картинки сильно изменятся.

Сообщение отредактировал wla - Nov 6 2015, 17:37

Мое упущение
У приведенного FCH150N65F емкость затвора почти 3н, а полный заряд затвора в 3 раза выше. Если нынешний транзистор открывается по осциллограмме за 0.5мкс, то этот будет 1.5мкс... Многовато. Собственно и выбирал транзистор с минимальным зарядом затвора, чтобы его ирка тянула. Как оказалось выбрал правильно выбрал один из "лучших". Суть уяснил, закажу для проб и других транзисторов, более "тяжелых", для опыта


Не совсем верно. Специально обратил внимание, что таких "проходов" через 0 всего несколько штук из десятков тысяч тактов, то есть подавляющее большинство в дед-тайм не попадают. Причину появлению одиночных импульсов связываю с нестабильностью разряда, который постоянно меняет фазу в LC контуре. Например, при чистом резонансе на выходе будет подобие синусоиды. А при поджиге эта синусоида в каждом периоде в произвольном месте может "надломиться" и пойти под другим углом. Напряжение на выходе "пляшет", поэтому дроссель отдает ток за разное время и при очередном переключении транзисторов предугадать какой ток идет через дроссель невозможно - он каждый раз разный. Добавление дросселя на выходе эти "пляски" не особо уменьшит, ИМХО, и проблема останется. Почему так уверен? Пробовал уводить частоту дальше от резонанса и поднимать напряжение питания транзисторов

А при адаптивной паузе, разве нужны городушки с быстрым диодом? Даже для серии М5 такой байпас вроде никчему.

Адаптивная пауза автору не поможет - нагрузка может притворяться ёмкостью.
А дополнительный последовательный дроссель совместно с большим током намагничивания (зазором в магнитопроводе) смогут облегчить жизнь ключей

Картинки понятные и приятные. Поясню по 2 картинке.
- После закрытия верхнего ключа все ключи разомкнулись и индуктивный ток в цепи нагрузки (резонансно) перебрасывает напряжение на ключах так, что открывает диод нижнего транзистора (первый синий спад на рис 2).
- Затем ток заканчивается и заряженные емкости толкают в нагрузку ток протиположного знака, что приводит к перебросу напряжения на ключах (резонансно) до открытия диода верхнего ключа (первый синий фронт на рис 2).
- Тут заканчивается мертвое время у ИР2153 и она отпирает нижний транзистор (жесткое включение) (второй синий спад на рис 2). Спад резкий. Сопровождается заметной "полкой" на затворе нижнего (желтый фронт рис 2).

Выводы:
- Не хватает индуктивного тока для удержания потенциала полумоста после переключения. а) Великовато мертвое время. б) Не та расстройка в рагрузке.
а) Примените ИР21531, у нее 0,6мкс против 1,2мкс у ИР2153.
б) Сделайте индуктивную расстройку в нагрузке. Если никак, то поставьте дроссель компенсации параллельно нагрузке.

Что настораживает, так это несимметрия синией картинки на рис 1 и рис 2. Будто у Вас есть постоянный ток в нагрузке или несимметрия управления.
И еще при переходе от рис 1 к рис 2 явно меняется характер нагрузки (индуктивность-емкость).

там нестационарный процесс, индуктивность может в произвольный момент времени прыгать с активной нагрузки(дуга), на емкость контура.



Поясните свою мысль подробнее, НЕХ. Где конкретно этот дроссель, по вашему мнению, должен стоять?

Мне вот кажется, что если пытаться решить эту задачу серьезно, то без контроля состояния контура и соотв. защит все это будут только танцы с бубном, более или менее успешные.


Сообщение отредактировал _gari - Nov 7 2015, 12:14

дроссель как в LLC преобразователях.
или заложен в конструкцию выходного трансформатора или между полумостом и трансформатором.

Дроссель ставится последовательно с нагрузкой, и, в сочетании с выходной емкостью ключей, приведет от жесткого переключения к квазирезонасному