как правильно вести дорожки от драйвера к МОСФЕТ Опции

[serglg]

На одном из этапов пришлось поменять конструкцию радиатора, перевернуть транзисторы.
До того транзистор относительно платы металлом вверх шел (корпус ТО-220) теперь металлом вниз (ТО-247).
Сейчас плата крепится на большом радиаторе и транзисторы по краю платы.
Мне казалось, что раньше было "неправильно". Дорожка с выхода драйвера была вынуждена переходить со стороны на сторону и перекрещивалась с дорожкой общего провода с истока на драйвер.
Теперь же вроде "правильно". Всё в одном слое. К тому же длина дорожки к затвору стала короче.
На картинке drv1 - старая разводка, drv2 - новая.
В результате получается, что с новой разводкой даже с ТЕМИ же транзисторами в ТО-220 имею дребезг (ВЧ-возбуждение) открытого ключа примерно через 100 нсек после открытия. Ну вроде как во время эффекта Миллера. При этом в определенном диапазоне токов МОСФЕТа ( 4-9 ампер)
Настрой разводке ничего подобного нет.
Ферритовая бусинка в затворе это как-то убирает, но не уверен что везде и навсегда.
Резистор в цепи затвора увеличиваемый с 2 Ом до 6 Ом тоже эффект дает.
Снаббер у меня параллельно сток-исток - 220 пФ и 56 Ом.
Период - 3,7 мксек. Рабочая длительность - 0,6...1 мксек.
Большие пятаки на плате рядом с выводами стока и истока - провода силовых линий к источнику и дросселю (жесткий провод d2mm).

Старая разводка



Новая разводка





Сообщение отредактировал serglg - Nov 28 2017, 08:36

[_Vova]

К тому же длина дорожки к затвору стала короче.

зато тоньше, тяжело дорожке, страшноватая разводка, С4 С14 поставить больше, дорожку расширить, R7 отправить вниз, остальное тоже .. без схемы сложно что-то обсуждать, что за VD7?

[Студент заборстр...]

как правильно вести дорожки от драйвера к МОСФЕТ

А что?
Есть какая-то специфика?
Простите не знал.
И в чем она?
Точнее, чем обусловлена?

[=AK=]

В результате получается, что с новой разводкой даже с ТЕМИ же транзисторами в ТО-220 имею дребезг (ВЧ-возбуждение) открытого ключа примерно через 100 нсек после открытия.

У вас там какой-то диод VD7 появился на выходе драйвера. Не пробовали выпаять и посмотреть как будет без него?

[serglg]

реально VD7 не стоит. Думал сюда супрессор для защиты выхода драйвера ставить.
Схема простая. Полный мост. Дроссель запитывается от входного напряжения и потом отдает ток в аккумулятор. Это зарядное устройство для отдельной банки в батареи аккумуляторов. Потому дурнина с количеством общих проводов.
Драйвер Si8273. У него развязка обеих выходных каскадов от входов управления, что позволяет управляемые транзистора включать где угодно
А ВЧ-возбуждение - в нижнем ключе. По остальным ключам ничего такого не видно.
Осциллограмму попробую изобразить. Но ни разу такого не делал.

А по дорожкам всё же. Я где-то в многочисленных советах натыкался, что выход драйвера к затвору надо вести пересекаясь с ответом от истока (что идет к общему проводу драйвера). Это глупость? А то у меня ведь теперь вроде петли получается : к затвору-исток-общ. драйвера. Такое вот колечко.



Сообщение отредактировал serglg - Nov 29 2017, 06:56

[_Sergey_]

Куска платы недостаточно для суждений.
Где конденсаторы по питанию?

[serglg]

Ну вот старая плата





Новая плата




Керамика по входу - с обратной стороны в правом верхнем углу.
Дроссель (диаметр 30мм) с обратной стороны в центре
Ну и платы в формате PCAD2006

Сообщение отредактировал serglg - Nov 30 2017, 05:22

Прикрепленные файлы

 akku5.pcb ( 160 килобайт ) Кол-во скачиваний: 20
 akku6.pcb ( 160 килобайт ) Кол-во скачиваний: 13

 

[_Sergey_]

Звон только на включении? Оба нижних мосфета звенят?

Провод управления мосфетом идет не над землей. Это первое, что бросается в глаза..
В первом варианте он частично перекрыт землей и в целом окружен ей, это уменьшает наводки.
Во втором варианте, правый нижний угол платы лучше сделан (по управлению мосфетом), еще бы подальше землю дотянуть, до затвора.

[Plain]

Ни общего провода нет, ни питания — это не могло и не будет работать.

[serglg]

Ну примерно ясно. Надо рисовать что-то другое.
В правом нижнем углу действительно не звенит, когда ключ притягивает дроссель к минусу аккумулятора.
И там действительно дорожка к затвору идет над тем минусом.

А вот ширина дорожки к затвору в 2мм вместо 1 мм (у меня в одном месте даже 0,5 мм) действительно так критична при ее длине в 10-12 мм?
Второй момент.
У меня как бы два общих провода. Минус входного напряжения и минус аккумулятора.
Всё свободное место должно быть залито полигоном именно минуса входного?
Я не представляю, как разложить конденсаторы по входному напряжению.
Эти линии у меня физически разнесены по разным сторонам платы из-за центрального расположения дросселя и привязки транзисторов к драйверам.
Многослойной платы совсем не хочется.
Я пробовал навесным монтажом керамику в 10мкФ вешать по диагонали платы. Вроде некий эффект есть, но не радикально.


Сообщение отредактировал serglg - Nov 30 2017, 15:28

[Plain]

Ни разу не ясно. Вам говорят, что ВЧ-схему Вы накидали проводочками, красная цена такому "дизайну" — 5 кГц.

[_Sergey_]

Ширина дорожки 1мм вполне нормально, 0.5 - приемлемо. Но это из общих соображений..
На счет двух земель ничего не могу сказать.

[_Vova]

А вот ширина дорожки

толщина не самое плохое, грубо - нет короткого пути ВЧ тока к затвору, в первой плате рядом есть хоть какой-то полигон (хоть и в том же слое), во второй - ничего похожего, представьте путь ВЧ тока от драйвера к затвору (ну и питания драйвера)..
посчитайте ток заряда емкости затвора с вашим резистором 2 Ома

[serglg]

А вот еще мучает вопрос.
Когда я поверх полигона припаиваю толстый медный провод, то надо ли его пропаивать по всей длине?
То, что он припаян только на двух концах, не создает угрозу?

Сообщение отредактировал serglg - Dec 3 2017, 10:22

[Василий13]

Индуктивность контура земля драйвера-исток-затвор-выход драйвера-земля драйвера в картинках.
Первая плата:


Вторая плата:


Как видим на первой плате есть что-то навроде диф. пары, да и сам контур тока меньше по площади.

Самое простое - припаять провод уменьшающий контур тока затвора (показан фиолетовым).

[serglg]

Индуктивность контура земля драйвера-исток-затвор-выход драйвера-земля драйвера в картинках.

Как видим на первой плате есть что-то навроде диф. пары, да и сам контур тока меньше по площади.

Самое простое - припаять провод уменьшающий контур тока затвора (показан фиолетовым).

Но как мне при текущем положении транзистора (его затвора и истока) и цоколевки драйвера избежать кольца и индуктивности?
Только как советовали выше - нарастить металл снизу по всей площади участка драйвер/транзистор и окружить еще по бокам.
К примеру так:






Здесь красным - металл на обратной стороне платы, соединен с истоком.
Дорожка к затвору тоже между полигонами, соединенными с истоком.

[Василий13]

Да, правильно - лучший вариант проводить дорожку к затвору над полигоном стока.
Правда мне кажется, что основная проблема - это не разводка цепей затвора (что не меняет необходимости делать ее по правилам).

Помимо паразитной индуктивности разводки затвора есть еще паразитный контур питания:


Во время открытия верхнего транзистора по этому паразитному контуру питания течет ток и запасается энергия паразитной индуктивности.
Потом наступает dead time, все транзисторы закрываются. Ток паразитной индуктивности начинает заряжать всю грядку паразитных емкостей транзисторов полумоста.

Необходимо сделать этот контур максимально коротким, и поставить керамику в непосредственной близости от полумоста, которая бы как раз "проглатывала" индуктивный выброс. Сделать так для обоих полумостов.

Вообще говоря, начинать разводку печатной платы нужно именно с контуров питания, проводя их самым оптимальным образом, а уже потом думать обо всем остальном.

И кстати, что за транзисторы? Почему не в SMD-исполнении? Поставили бы какой-нибудь D2PAK c низким сопротивлением и хорошими паразитными емкостями - обошлись бы без радиаторов и снабберов, разводка была бы проще и лучше.

[serglg]

у меня в конечном итоге предполагается 40 ампер ток заряда. Это при напряжении заряда около 15 вольт.
Выше 95% КПД получить не надеюсь. Т.е. надо данному модулю рассеять около 30 Вт (минимум).
Никак без серьезного радиатора не получится. А учитывая, что таких модулей будет в корпусе 4 штуки, то и вентилятор вероятен.
Я сначала думал, что придется параллелить каждый транзистор. Но ценник сразу прыгает. Да и с разводкой и с устойчивостью всё еще хуже.
Отсюда пришлось с ТО-220 уходить на ТО-247.
Я видел готовые зарядники на 30 А. Там или ТО-220 (2 штуки параллельно) или ТО-247.
Выбирая между наносекундами, нанокулонами, пикофарадами с одной стороны и вольтами, амперами, омами с другой вышел на IRFP4321.
У него главный недостаток - проходная емкость 82 пФ. Из-за этого эффект Миллера во весь рост.
Есть такие же МОСФЕТы, но с 5 пФ. Но там сразу цена в 3 раза.

Теперь с диагональю.
Я вчера накидал вроде всё по другому. Чтобы входное напряжение с одной стороны платы, а аккумулятор - с другой.
Но всё равно керамика прям на ножках транзисторов в одной диагонали не получается. Они же геометрически всё равно в разных углах платы.
Исходя на питания драйверов (драйвера - от разных источников) никак я не могу их рядом поставить.


У меня на плате, даже если не учитывать отдельное питание управляющих входов драйверов (+5В) и выходных частей драйверов (+10...15В), еще 4 линии питания - входное напряжение и напряжение аккумулятора. Общего провода у них нет.
На каждый аккумулятор в батареи (соединены последовательно) - свой отдельный такой модуль. У них общее - входное напряжение.


PS. Всё это написал, а потом глянул внимательно на вашу картинку. А так я еще не пробовал - 1 мкФ на полумост.
Сейчас попробую.

[serglg]

Необходимо сделать этот контур максимально коротким, и поставить керамику в непосредственной близости от полумоста, которая бы как раз "проглатывала" индуктивный выброс. Сделать так для обоих полумостов.

А ведь работает. Картинка стала гораздо чище. И керамику мне легко поставить по краям платы.
Правда 1 мкФ маловато (хотя эффект есть), с 10 мкФ гораздо симпатичней. :-)

[Baza]

с керамикой аккуратнее
она на высоком напряжении превращается в тыкву
X7R может 50-80% терять от номинальной ёмкости, при напряжении в 50-80% от максимального.

этот эффект зависит и от диэлектрика и от размеров керамики.
например 1808 или даже 1210 уже гораздо лучше себя ведут, чем 1206 или 0805.

[serglg]

с керамикой аккуратнее
она на высоком напряжении превращается в тыкву
X7R может 50-80% терять от номинальной ёмкости, при напряжении в 50-80% от максимального.

этот эффект зависит и от диэлектрика и от размеров керамики.
например 1808 или даже 1210 уже гораздо лучше себя ведут, чем 1206 или 0805.

Ну у меня пока под рукой только 10 мкФ на 100В типоразмер 2220
Конечно они очень дОроги. Будем посмотреть

[Arjun]

Но как мне при текущем положении транзистора (его затвора и истока) и цоколевки драйвера избежать кольца и индуктивности?

"Не надо решать проблему, которой не существует"©
Это "индуктивность" единицы наногенри. Поэтому Вы с чистой совестью можете ей пренебречь

[kolhoz]

Но как мне при текущем положении транзистора (его затвора и истока) и цоколевки драйвера избежать кольца и индуктивности?

Нередко видел, что драйверы для управления транзисторами сделаны в форме отдельной платки на штырьках типа таких:
https://www.ru-chipdip.by/product/pls-4r

[Ydaloj]

"Не надо решать проблему, которой не существует"©
Это "индуктивность" единицы наногенри. Поэтому Вы с чистой совестью можете ей пренебречь

Следующий пример поясняет некоторые из этих проблем: предположим, что Q1 (см. рис. 1) переключает ток нагрузки в 10А
за 20нсек. При наличии индуктивности в токовых линиях в 10нГн при выключении может быть отмечен всплеск напряжения
в 5В. Приблизительно такую же индуктивность в 10нГн имеет отрезок круглого провода AWG24 длиной 3/4 дюйма.

Схема, показанная на рис. 2, обеспечивает время выключения 4нсек с нулевым последовательным сопротивлением
затвора и выдает всплеск отрицательного напряжения 90В на выводе 5 ИС IR2110.

Единицы наногенри. А потом у народа транзисторы летят, а люди грешат на подделку драйверов.

[Студент заборстр...]

Q1 (см. рис. 1) переключает ток нагрузки в 10А за 20нсек.

"Это, сынок, фантастика"©

[serglg]

Нередко видел, что драйверы для управления транзисторами сделаны в форме отдельной платки на штырьках типа таких:
https://www.ru-chipdip.by/product/pls-4r

Забавно, надо взять на заметку, спасибо.

[Ydaloj]

Забавно, надо взять на заметку, спасибо.

и одним радиолюбителем на планете станет больше, а одним разработчиком электроники - меньше.

[serglg]

Вот теперь смотрю с новой разводкой, где висячих проводов практически нет, все дорожки от драйвера к затвору толстые и над полигонами от истока и между такими полигонами. Визуально осциллографом стало на плате почище.
Я наконец увидал плато Миллера на осциллографе. :-) Потому как раньше там всё было забито мусором и можно было только гадать.
Но вот как раз теперь увидел что там происходит.
При выходном токе преобразователя где-то с 5-6 ампер появлется вот это подзвон через 100 нск после открытия. Дале чуть увеличивается к 9 амперам и примерно так же при 15 амперах. Дальше пока ток нечем установить.
Вот напряжение непосредственно между истоком и стоком нижнего ключа (клетки 100 нсек и 5В).







И на затворе (клетки 100 нсек и 2В):





Транзистор IRFP4321
Текущие номиналы в затворе 10кОм параллельно, 4,7 Ом последовательно от драйвера.
Снаббер между истоком и стоком 56 Ом и 220 пФ.


Это всё при DT 110 нсек.
Уменьшение его до 55 нсек уменьшает звон при открытии почти в 2 раза, при закрытии не меняется.
Соответственно увеличение DT до 165 нсек увеличивает звон в 1,5 раза.

Поразительные дела.
Если DT уменьшаем до 44 нсек (у меня шаг 5,5 нсек), становится еще лучше картинка.
Мало того, у меня стоит керамика 10 мкФ параллельно полумосту. Как советовал товарищ выше. Так она стала греться меньше!
Где логика??


Сообщение отредактировал serglg - Jan 4 2018, 11:20

[Ydaloj]

Логики нет, так как пытаетесь увидеть непонятно что непонятно в каких режимах. Система с замкнутым контуром сама себе делает нужный DT, который не надо задавать или менять извне.

Дорожки не должны быть толстые; они должны быть широкие.

Мусор на осцилле может быть от чего угодно - начиная от выбора точки подключения крокодила и до расположения шнура над платой.

[serglg]

Логики нет, так как пытаетесь увидеть непонятно что непонятно в каких режимах. Система с замкнутым контуром сама себе делает нужный DT, который не надо задавать или менять извне.

Дорожки не должны быть толстые; они должны быть широкие.

Мусор на осцилле может быть от чего угодно - начиная от выбора точки подключения крокодила и до расположения шнура над платой.

Тем не менее я задаю DT а таймере и это влияет.
"Толстые" дрожки - само собой широкие.
Подключение щупа (одного и то же) было одинаковым.

[dinam]

Дорожки не должны быть толстые; они должны быть широкие.

Можно поправлю? Если все развести широкими дорожками не значит всё будет хорошо. Сам на эти грабли наступал и описывал на этом форуме . Надо смотреть как протекают обратные токи и уменьшать площадь токовой петли. Для начала почитайте, например, статью IGBT: инструкция по эксплуатации или об уважительном отношении к силовой электронике.

[Ydaloj]

dinam, а и не утверждается, что широкая дорожка - панацея от всех проблем. Есть определённые требования и критерии разумности.
А статья старая и всем известная уже давно.

[_Sergey_]

Мусор на осцилле может быть от чего угодно - начиная от выбора точки подключения крокодила и до расположения шнура над платой.

Скорее всего, слишком быстро переключает полевики..