Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: как правильно вести дорожки от драйвера к МОСФЕТ
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Силовая Преобразовательная Техника
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



_Vova
Цитата
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 заборстроительного
Цитата
как правильно вести дорожки от драйвера к МОСФЕТ

А что?
Есть какая-то специфика? blink.gif
Простите не знал.
И в чем она?
Точнее, чем обусловлена?
=AK=
Цитата(serglg @ Nov 28 2017, 17:33)
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.

_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
_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.
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
Цитата
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?
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
Цитата(Василий13 @ Dec 3 2017, 20:11) *
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
Цитата(Василий13 @ Dec 4 2017, 02:20) *
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 sm.gif
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
Цитата(Baza @ Dec 4 2017, 16:52) *
с керамикой аккуратнее
она на высоком напряжении превращается в тыкву sm.gif
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
Цитата(serglg @ Dec 3 2017, 19:53) *
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
Цитата
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
Цитата(Arjun @ Dec 4 2017, 21:22) *
"Не надо решать проблему, которой не существует"©
Это "индуктивность" единицы наногенри. Поэтому Вы с чистой совестью можете ей пренебречь

Цитата
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.

Цитата
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 заборстроительного
Цитата(Ydaloj @ Jan 1 2018, 15:00) *
Q1 (см. рис. 1) переключает ток нагрузки в 10А за 20нсек.

"Это, сынок, фантастика"©
serglg
Цитата(kolhoz @ Dec 31 2017, 06:52) *
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
Цитата(serglg @ Jan 2 2018, 13:27) *
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??
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
Цитата(Ydaloj @ Jan 4 2018, 18:28) *
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
Цитата(Ydaloj @ Jan 4 2018, 19:28) *
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 sm.gif . 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_
Цитата(Ydaloj @ Jan 4 2018, 15:28) *
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..
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.