Picos de voltaje cuando el motor de la C.C. con el MOSFET de canal N de conducción

Question

Estoy tratando de conducir un motor DC (12V, 100W) con MOSFET IRFP054N. Frecuencia PWM es de 25 kHz. He aquí el esquema:

Sé DSEI120-12A no es la mejor de diodo para esto, pero no tengo nada mejor ahora mismo. 3A diodos Schottky que yo también lo intentó, se calientan muy rápido.

Aquí están las formas de onda de osciloscopio (A = MOSFET de drenaje (azul), B = gate drive (rojo)):

Menor ciclo de trabajo:

Me estoy poniendo pico de voltaje en los MOSFET de que se apague la última de las cuales alrededor de 150ns y tiene amplitud de max. 60V. La amplitud de las estancias si puedo aumentar el ciclo de trabajo, voltaje o carga sobre el motor. La anchura del pico depende de la carga en el motor (probablemente depende de la corriente).

He intentado algunas cosas:

• El aumento de la puerta resitor a 57Ω más lento MOSFET turn-off
• La adición de Schkottky diodos (SR3100, 3A) a través del motor y el MOSFET
• Poner varios condensadores a través de enlace de CC y el motor. Esto a veces ayuda a la hora de operar con baja ciclo de trabajo y baja tensión, pero cuando la energía es el aumento de la espiga está presente de nuevo.

Ninguna de estas cosas ayuda a eliminar totalmente la espiga. Lo interesante de la espiga no destruir el MOSFET (ya está clasificado para 55V), pero me gustaría hacer este controlador correctamente.

Estoy buscando sugerencias de lo que de otra cosa para tratar y por qué este aumento se limita a hacer 60V.

ACTUALIZACIÓN:

Creo que 1 mF electrolítico cap no podía absorber la energía de pico del motor. Ahora he añadido 2.2 uF condensador de película en la línea de 12V, 200nF de cerámica de la tapa en el motor y 100nF de cerámica de la pac a través del MOSFET.

Esto ayudó a bajar el pico, aunque ahora tengo un zumbido en turn off - probablemente necesita para mejorar el amortiguador en el MOSFET. Pero la amplitud de voltaje es mucho más baja (30 - 40V en la carga).

Answer 1

A mí me parece que lo que usted necesita es un voltaje de amortiguador a través de los MOSFET. Una manera fácil de hacerlo es simplemente conectar un condensador en serie + resistencia a través de los MOSFET. Me gustaría conjeturar que un valor de alrededor de 2,7 nF (alrededor de 3 veces la capacidad del MOSFET) y una resistencia de 100 \$\Omega\$ sobre la derecha.

Esta antigua nota de aplicación describe los distintos tipos de amortiguador de circuitos, incluyendo cuándo y cómo usarlos. Usted puede encontrar algo de inspiración allí.

Answer 2

Este parece ser un caso clásico de la inductancia parásita y dispositivo de coincidencia .

Inductancia Parásita

Permítanme volver a dibujar el circuito para ayudar a explicar el punto.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Voy a hacer una suposición razonable de que el CA proviene de la red eléctrica a través de un transformador aislado y por lo tanto usted puede de manera segura a tierra el DC- (en la tapa). Si este no es el caso, usted tiene otras preocupaciones a tratar así.

La aceptación de esta razonable assuption Stray1 & Stray2 puede ser ignorado.

Esto deja Stray3, Stray4 y Stray5

Cada uno de estos contribuirán a la inicial de sobregiro que usted está viendo. Un sobregiro que se esperaba ya que son la fuerza commutating una carga inductiva. y mientras que algunos se espera, DEBE ser administrado para mantener el pico por debajo de la tensión nominal del dispositivo (clasificación de voltaje en el dado).

Ahora que algunos de los que va a ser un artefacto durante la medición. Tomar Stray4,5 Si usted clip de su ámbito de aplicación de la sonda a la TIERRA que está en el condensador, esta inductancia parásita contribuirá a la tensión a que está viendo como empezar a conmutan la inductancia de carga.

De empezar a cortar el flujo de corriente a través de la FET y por lo tanto V = Ldi/dt va a producir algunos de voltaje. De inmediato lo que se mide no es la verdadera tensión del dispositivo.

Ahora usted puede señalar que había recortado la MASA del alcance en la pierna de la FET, bien incluso entonces habrá algunos perros callejeros así que lo que están viendo, no puede ser la verdadera tensión de alimentación del aparato.

Sobre el tema de Stray4,5 es estas inductancias parásitas que, generalmente debido a un mal diseño, que son la principal causa de tensión sobrepasamiento en turn-off. Usted es un intento de interrumpir el flujo de corriente a través de ellos girando el FET fuera, sin embargo, no tienen una ruta conmutan a través de. Como tal, se intentará mantener la corriente que fluye a través de la FET.

Stray6 junto con un lento (en relación a la FET de conmutación) será igualmente impedir la conmutación de la corriente de carga y, como tal, de nuevo resultar en un aumento de Drenaje-Fuente de potencial.

Stray3 aparecerá como una oscilación en la tensión va en el circuito de potencia.

Seconary Zumbido

en ambas parcelas se pueden ver algunos secundaria zumbido. Hay un número de causas para este

1. Inadecuada de la puerta de la unidad. Si la capacidad de la unidad es bastante débil (o un montón de la inductancia en la puerta conduce) no será capaz de sostener el dispositivo que bien y la carga que el flujo debido al millar de capacitancia intentará encender el dispositivo -> osc
2. Stray5 y Stray6 se oscila como intercambios de energía entre la conmutación de rutas
3. Si el FET es mucho más rápido y más ágil en comparación con el diodo, a continuación, puede provocar la conmutación de las oscilaciones que se ven agravadas por Stray5 y Stray6

Soluciones?

1. Comprobar que el diseño! corto, grueso, pistas, tal vez incluso de la lámina para minimizar la inductancia. Mantener la distancia entre el DIODO y el FET al mínimo!
2. SI su GateDrive es débil, mejorar
3. SI su GateDrive es fuerte, la posibilidad de aumentar su puerta de resistencia para frenar el cambio hacia abajo
4. SI es que todavía no funciona, considere la posibilidad de un amortiguador a través de la FET para mitigar el problema.