Моделирование полумоста в LTspice., Выбор MOSFET Опции

[dinam]

Столкнулся со странным. Давно применяем драйвер ШД A4989. C которым оказалось не всё так просто, например, не моё и моё. Проблему победил и все платы работают надежно и без нареканий при 46 В. Решил применить более новые NVMFS5C682NL и лучшие по характеристикам транзисторы (как мне казалось) взамен PSMN030_60YS.
Впаял NVMFS5C682NL. Судя по осциллографу стало только хуже - сквозные токи возросли, пики напряжений тоже возросли. Фронты напряжения на обмотке ШД уменьшились до порядка 7-8 нс. Да и сдохли транзисторе вскоре. Решил помоделировать в LTspice. К сожалению модель Pspice для A4989 не нашел, поэтому взял просто первый попавшийся драйвер LT1160 для полумоста. Если у кого есть для A4989, поделитесь, пожалуйста.

Самый большой всплеск тока и перенапряжений, опасных для A4989 происходит в момент включения верхнего транзистора (судя по осциллографу ). На схеме это Q1. Стал моделировать разные типы транзисторов и всё стало ещё хуже, т.е. не понятнее. Первоначально я считал, что чем меньше емкость затвор-сток и меньше время восстановления паразитного диода в полевом транзисторе тем лучше. Но похоже это совсем не так.

Цель - уменьшить всплеск тока и перенапряжений, опасных для A4989.
Надо увеличить фронты, чтобы не было большого сквозного тока в полумосте. Из-за обратного восстановления паразитного диода в полевом транзисторе.
Увеличиваю резистор в затворе, увеличивается выброс на затворе закрытого полевика из-за быстрого нарастания напряжения на стоке.
Цепляю ёмкость к затвору. Фронт слабо затягивается, но сильно увеличиваются времена до и после плато, возникающего из-за эффекта Миллера. Эти времени сильно затягивать нельзя, похоже нарушается логика работы микросхемы.
Цеплять диод параллельно резистору в затворе, тоже нельзя, т.к. транзистор резко закрывается.

Взял транзисторы IRFR024NPBF из Demo Board для A4989. Так у этих древних транзисторов импульс тока намного меньше чем у современных, хотя время рассасывания раз в 10 больше! Почему???
Диоды Шоттки ставить параллельно MOSFET не предлагать, с ними работает как надо.

Неправильные модели транзисторов? Модели не учитывают время и ток рассасывания?
В итоге какие параметры транзисторов оптимизировать, чтобы уменьшить этот импульс тока и как затянуть фронт хотя бы до 20-30 нс? Почему такое расхождение между моделированием и реальностью я тоже не понял.
И ещё вопрос по LTspice - как померить время нарастания сигнала, ну типа как в осциллографе?

Прикрепленные файлы

 LT1160_TA01.zip ( 4.14 килобайт ) Кол-во скачиваний: 29

 

[Hale]

Для того чтобы затянуть фронт надо выбрать MOSFET с максимальным пороговым напряжением. Чем больше пороговое напряжение VGS(th), тем больше я смогу затянуть фронт

все верно. выше пороговое, выше и нелинейная емкость. больше длительность перезаряда.

У меня обратная задачка. Раскачать мост на MOSFET до возможного предела по частоте. Цель - 10-20МГц. Сейчас сижу, вторые сутки сравниваю даташиты на транзисторы.
Т.к. контроллера на такую частоту не нашел, сам сделать на сигнальнике не смогу, мертвого времени тоже не будет. Поэтому взял LTC4444-5, у нее dead-time компаратор между каналами есть.
Вот только в даташите отсутствуют как диоды, так и резисторы, вообще все. Причем в трех схемах подряд их нет. Выходы у LTC тоже совмещенные на вкл и на выкл. (у TI что-то вроде пушпула, что позволяет балансировать заряд-разряд резисторами раздельно).

Поэтому озадачился.
1)Наверное подразумевается что вместо резисторов надо ставить бусины типа Murata BLM на затвор?
2)Еще не ясно, надо ли их ставить на верхний исток и нижний сток.
3)Не ясно, как поведет себя резистор Rgs для стартового состояния как его рассчитывать.
4)Про упомянутые диоды, как они поведут себя выше 2 МГц? Отказаться от них совсем, или оставить только на верхнем ключе? (он вроде и так заторможеннее нижнего)
5)отказался от применения GaN транзисторов из-за технологических сложностей с ними (неудобные RF корпуса, BGA, сложные особенности разводки по мануалам)
Но при этом прочитал, тчо на высоких частотах бутстрапный диод надо заменять на транзистор, закрывающийся вместе с нижним ключем. GaN транзистор с нулевым временем восстановления. Таких MOSFET транзисторов не найти, а напряжение на Boost-ноге будет прыгать почти как в канале ключа, разве что постоянный ток ниже. Но импульсный сравним.
Стоит ли вообще делать защелку бут-страпа на MOSFET (напр. BSS119N)?
6) какие есть общепринятые защитные схемы против остановки управляющих испульсов? Ну например, входной сигнал пропал, или колебания ШИМ-компаратора сорвались.... DC ток оставлять нельзя.
В случае отсутствия входного сигнала, думаю логарифмический усилитель и два И-вентиля на вход и на выход... а если колебания сорвутся? еще один усилитель?
7)Увидел в продаже каскодную сборку MOSFET+GaN. Сравнительно недорого, в TO220 корпусах. Хорошо ли она поведет себя в мосту выше 2МГц?

[dinam]

Слишком много вопросов
Вы пробовали в LTspice промоделировать LTC4444-5? Я попробовал, фронты впечатляют. Вы что хотите улучшить, изменить? Правда транзисторы IRF7468 там работают с превышением максимальных напряжений и токов.
P.S. Добавил схему, зацените фронты!

Прикрепленные файлы

 4444_5.zip ( 2.14 килобайт ) Кол-во скачиваний: 20

 

[Hale]

Слишком много вопросов
Вы пробовали в LTspice промоделировать LTC4444-5? Я попробовал, фронты впечатляют. Вы что хотите улучшить, изменить? Правда транзисторы IRF7468 там работают с превышением максимальных напряжений и токов.
P.S. Добавил схему, зацените фронты!

я как раз сейчас с ним ковыряюсь. модель от LT в LTspice есть штатная. ищу модели транзисторов. На бумаге LTC444-5 очень неплох. Судя по статьям, может прокачивать даже GaN транзисторы на ВЧ. Но дело же не только в нем. Дело в связке с MOSFET, которые есть набор компромисов. Поэтому перед разводкой платы хочу предусмотреть все возможные улучшения для поднятия частоты и защиты от... от всего возможного. собрать прототип будет только одна попытка.
Например, у LTspice нет внутреннего механизма проверок на температурные эффекты, надо подключать внешнюю эквивалентную модель. Сонте-карло тоже не во всяком случае запускается.
Проверить такю схему на возбуд затвора практически невозможно. Лучше сразу предусмотреть посадочные места для резисторов, или бусин.

кстати, в вашей схеме, PSMN030, это так, случайно попал?
NVMFS5C682NL - классный транзистор... мне бы такой же, но с перламутровыми пуго... т.е. на 100 вольт, ну 80 минимум. И чтоб паяльником сажался.
Пока выбрал FDT86256, но он слишком маломощный... ему бы 4А хотя бы.. а так надо будет хорошо ток стабилизировать ОС.

[arhiv6]

NVMFS5C682NL - классный транзистор... мне бы такой же, но с перламутровыми пуго... т.е. на 100 вольт, ну 80 минимум. И чтоб паяльником сажался.

LMG5200 80V предел. Я хотел 100-150V номиналом FETы брать.

Вы уж определитесь, сколько вольт нужно...

отказался от применения GaN транзисторов из-за технологических сложностей с ними (неудобные RF корпуса, BGA, сложные особенности разводки по мануалам)

Мне кажется, проще научиться их паять (это не так сложно, при подходящем инструменте), чем мучиться с мосфетами. Или вы думаете, что на таких частотах мосфеты не требуют соблюдения тех же самых рекомендаций по разводке?

[Hale]

Вы уж определитесь, сколько вольт нужно...

100 в дискретном исполнении, 150 в интегральном. Так пойдет?
Например, берем источник 24 вольта, заряжаем индуктивность. При переключении моста имеем скачки напряжения раза в 4... дай Бог чтобы не больше.
У LMD5200 номинал 80, пиковое 100. У дискретных всегда запас по пиковому намного больше, типа 100-150, 100-170 в завис от моджели и хенологии, т.к. и технологическая площадь больше и рассеивать есть куда.

Мне кажется, проще научиться их паять (это не так сложно, при подходящем инструменте), чем мучиться с мосфетами. Или вы думаете, что на таких частотах мосфеты не требуют соблюдения тех же самых рекомендаций по разводке?

Конечно требуют. Но запаять по контуру под микроскопом я могу. Учился еще на СВЧ SMD конденсаторах, когда собирал из них параллельные сборки на 15 ГГц.
А вот BGA проще заказать на стороне. Но это не главное. Я уже и с BGA смирился... но ни драйверов с защитой ни ШИМ-контроллеров от 10МГц найти не могу. Тем сложнее с работающими моделями.

Без защиты мы уже перечислили - но тогда начинается секс с деад-таймом. Тогда, надо будет вместо одного компаратора делать два, второй со смещенным уровнем (а сместить уровень придется без операционника - еще один маломощный линейный усилитель внутри). А после смещения уровня укороченный импульс пропускать через задерживающий фильтр.
Даже если это выйдет - Dead-time будет фиксированный и в общем не контролируемый...Поэтому лучше будет работать схема ZVS, "впитывающая" эти броски напряжения в паузах. А это опять модифицировать выходной фильтр, который не факт что будет давать стабильную генерацию опорной ШИМА...
ад.

Пока я пытаюсь освоить TINA(и матерюсь, как можно выпускать такие несамосогласованные программы), т.к. модель LMG5200 есть только под TINA... но как быть с дед-таймом - еще не решил. Сначала попробую на авось - может не сгорит на резистивном участке если фронты резисторами сгладить...но эффективность упадет.

[Орлёнок]

У LMD5200 номинал 80, пиковое 100. У дискретных всегда запас по пиковому намного больше, типа 100-150, 100-170 в завис от моджели и хенологии, т.к. и технологическая площадь больше и рассеивать есть куда.

Если я не ошибаюсь, внутри LMG5200 стоят ключи epc2016c, которые на 100 В.
По крайней мере так сделано в потрохах спайс модели, и в каких-то документах встречал про это упоминание.

Хотя может у встроенного драйвера запас по напряжению меньше...

Пока я пытаюсь освоить TINA(и матерюсь, как можно выпускать такие несамосогласованные программы), т.к. модель LMG5200 есть только под TINA...

Во вложении добавил расшифрованную модельку LMG5200, пригодную для LTspice

Сообщение отредактировал Орлёнок - Sep 6 2017, 15:01

Прикрепленные файлы

 LMG5200_TRANS.zip ( 3.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 21

 

[arhiv6]

Во вложении добавил расшифрованную модельку LMG5200, пригодную для LTspice

А можете рассказать, как получилось это сделать?