Отстраиваю силовой модуль, феты IRFP4468 (100v, 180A avalanche current, 1100A peak current, avalanche energy ~500mJ).
Схема - классический мост, т.е. 2 ключа - с плюса и с минуса, 3 фета параллельно.
Хочется добиться хорошего КПД => высокой скорости переключения. Сейчас упёрся в то, что при быстром закрытии ФЕТа, если рабочий ток на фазе более 1200А, на ФЕте образуется всплеск высокого напряжения из-за того, что он закрывается слишком быстро, а индуктивность цепи между плюсовым и минусовым ФЕТом мешает току быстро перетечь с только что закрытого фета на противоположный.
Решения, которые я вижу, следующие:
- поставить больше ФЕТов параллельно, чтоб ток лавинного пробоя распределялся - сильно увеличит стоимость и габариты, вообщем плохой вариант.
- перекомпоновка платы с целью минимизации индуктивности силовых дорожек к транзисторам - вариант, возможно кто предложит более правильную компоновку с сохранением технологичности сборки?
- увеличить время закрытия транзистора до безопасного - это понятно, но нагрев хочется минимизировать. Текущее время безопасного переключения 600-900нс - как-то многовато для хорошего КПД.
- поставить близко к транзисторам что-то наподобие трансила или диода с большим током лавинного пробоя, который сможет поглотить этот импульс. Хорошее решение, но не знаю такого компонента, чтоб дешево и сердито было? Трансил думаю пробьет сразу, диоды на такой ток дорогие получаются. Может что еще есть?
- поставить дополнительную емкость сток-исток, которая будет частично эту энергию забирать на себя. Недавно этот вариант придумал, надо просчитать-помоделировать-проэесперементировать. Возможно хорошее решение.

Может что-то знает/пробовал какие-либо другие решения?

п.с. прикрепляю 2 фотки. Компоновку платы (силовые дорожки проложены массивными шинами)
Вторая - осциллограмма момента пробоя. Желтый - напряжение затвора, синий - напряжение сток-исток.
Собственно момент пробоя - когда напряжение после плавного возрастания до 120 вольт резко падает. Снял осциллограмму тока на фазе, но там ничего интересного. Осциллограмму динамики изменения тока на транзисторе не снял, но планирую.

а если он меньше 3 * 195 < 600 ампер все нормально ?

я давно заметил, что напряжение ограничения на стоке у ключей от ir на 20% выше номинала, т.е 100 * 1.2 == 120 вольт в вашем случае, это оно ?

шунтировать индуктивность цепи питания дополнительной ёмкостью между стоком и истоком, только не у одного, а у разных ключей
а если внутренние диоды не успевают, тогда добавить внешние

Да. На токе до 600 ампер можно хорошо задирать скорость, главное не пробить диоды по reverse recovery, но оно порядка 10 мкс если не ошибаюсь.


Они где-то писали что 100v феты проверяются на заводе на отсутствие пробоя на напряжении 115 вольт. Т.е. минимум 115 вольт у них есть.


Так видимо и попробую - напаяю на ноги кондёров. И сниму осциллограмму тока шунтом в разрыве цепи. Но что-то мне подсказывает, всплывут другие приколы из-за этого. Например, дополнительная нагрузка из-за всплеска тока при открытии. Хотя она будут частично компенсироваться индуктивностью цепью от кондёров до транзистора и скорость открытия надо будет подбирать под емкость, но там процессы сложнее смотреть - шунт сложно подпаять и индуктивность шунта будет на результат влиять сильно. Либо смотреть на каком токе возникает пробой фета, что проще, но менее информативно. Вообщем попробую баланс скоростей открытия, закрытия и емкости найти.

Еще думаю как топологию изменить, чтобы плюсовой и минусовой блок ФЕТов разместить так, чтобы плюс и минус питания этих блоков были рядом, и на них конденсаторов налепить. Ибо сейчас цепь питания вносит бОльшую индуктивность чем соединение верхнего и нижнего блока ФЕТов.

Оба транзистора всех девяти пар должны быть каждый предельно рядом друг с другом и зашунтированы также предельно рядом каждая своим, в идеале безногим блокировочным конденсатором и двумя также безногими подхватывающими диодами на него, ну и драйверы затворов должны быть в явном виде рядом, а не где-то там "на верхних платах управления", через десяток ниток и соединителей — этот ответ логично и непосредственно уже содержался в данном вопросе про паразитные индуктивности, т.е. проектирование и разводка не адекватны задаче.

Вам вначале надо чтобы заработало, а потом выстраивать технологичность сборки.
Разводка неправильная - выстраивайте минимальные контуры силовых токов.
Для снижения индуктивности пропаяйте силовые дорожки медными шинами - чем толще проводник тем меньше индуктивность.

Из чего это следует?

А как вы их охлаждаете?

Драйвера мосфетов было бы хорошо поставить рядом с транзисторами, как сказал камрад Plain. Но пока влияние драйверов не критично.

Индуктивности у вас большие, не пожалейте денежек на многослойку.
Может вам сделать разводку?

К драйверам зря приципились. Там все хорошо. Дифпары и топология с компенсацией индуктивных выбросов нормально работает. На затворах всё чисто, к тому же при слонячей емкости затворов драйвера где хочешь размещай, все будет работать. А индуктивность дорог затвора только на руку - "хвосты" фронтов при переключении подтягивает.

С топологией проводников с током, да - больное место. Сейчас переразвожу, придумал примерно как, набрасываю компоновку. По ощущениям от компоновки - раза в 4 получится уменьшить индуктивность, что должно быть уже достаточно.

Про шины - там и так силовые дорожки усилены медью по 10+ квадратов.

p.s. Кстати, вот , америкосовая сила на 600А по документации - там топология примерно такая же, и серийно выпускается:

http://omeganaught.com/wp-content/uploads/...05/DSCN4789.jpg

Из формулы индуктивности проводника. Насколько я помню, не прямая зависимость, но есть.

на буржуйской плате отчётливо видно 8-ми слойную печатную плату.

тоже недавно задумался: 4 - неубедительно, 6 - было бы не плохо, 8 - совсем хорошо


так зачем 1200 там, где по паспорту не должно быть даже 600 ?


сколько у вас питание, думаю, 48 вольт ?


вы не поняли, куда напаивать - шунтируем полумост, а не ключ


ключи в два ряда с одного(+) и с другого(-) края платы, драйверы рядом с ключами
я по три ключа баянил - не понравилось, из-за разводки, лучше целыми модулями набирать

Сообщение отредактировал Огурцов - Dec 24 2016, 15:53

ТС, уменьшите, пжл, последнюю картинку - трудно читать.

Мне тоже показалось на картинке многослойка. Ну, согласен, тут никак иначе. 4 слоя хотя бы, с толстой медью..
Еще интересно, как провода до мотора подключены. Их бы по уму косичкой заплести.

Скорость переключения можно отвязать от значения тока. Правда придется что-то делать с выбросами.
При таких индуктивностях 600А коммутировать.. ой-ей.

Вот такая компоновка получается:

Налепил керамики сколько влезло по каждой фазе (можно с другой стороны продублировать в принципе), электролиты поменял - 8800мкф против старых 5600.

Думаю, как себя поведут конденсаторы 2200uF 100v 30x30? Выводы у них существенно толще, но... не маловато ли 4 штуки для таких токов?
Раньше были 470uf 100v, штук 12. Были тепленькие, но не перегревались.

из формулы индуктивности длинного одиночного проводника, индуктивность пропорциональна длине, умноженной на логарифм соотношения длины к радиусу проводника.

По даташиту: 180 долговременно и 1100 в пике, при условии выброса энергии в этом пике на кристалле ниже заявленной.
Если честно, эти 180 из пальца высосаны. Ибо непонятно какой теплоотвод от ножек использовался и какой теплоотвод от кристалла. Ибо подложки - узкое место. Ибо основной градиент температуры у них. На практике можно и 300А на транзистор несколько секунд давать при нормальном теплоотводе от ног и кристалла.
Плюс, фаза работает не постоянно, а примерно 65% времени. Плюс ток то на нижнем, то на верхнем ключе.

Так вот задача чтоб кратковременные перегрузки не давали убить модуль. Хочется довести модуль до нормальной работы в предельных заявленных производителем режимах.



30-90. Оптимально 80 (максимальную мощность можно выжать)



Там и так напаяно. Только ближе при такой топологии не напаяешь. Ибо индуктивность складывается из индуктивности конденсаторов по питанию+дорожки питания+дорожки выхода фазы, соединяющие верх с низом, и индуктивность транзистора с его ногами. А надо 1000А до 200А опустить в идеале за 10нс... В реальности 200нс с новой разводкой если добьюсь - будет отлично.