Was verursacht die Spitzen oder Schwingungen in meinem Buck-Boost-Wandler?

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Derzeit habe ich ein Problem mit dem Buck-Boost-Konverter. Das Schema meines Buck-Boost-Wandlers ist wie folgt zu sehen:

Das Schema meines Buck-Boost-Wandlers

Ich habe die Hall-Effekt-Wandler LV25-P und LA25-NP verwendet, um die Eingangsspannung und den Eingangsstrom für den Buck-Boost zu messen. Dann wird das Signal von den Wandlern gemessen und an die Signalzustandsschaltung (rechts von dieser Figur) gesendet. Für die Signalzustandsschaltung habe ich LM358 verwendet, um die Spannungsfolger herzustellen. Schließlich wird das Signal an ADCs gesendet.

Der von mir verwendete IGBT ist IRG4PH50U. Der Treiber ist TLP250. Der Stromversorger für TLP250 ist + 15V und sein Boden wird als "Mittel" bezeichnet. Die Schaltfrequenz beträgt 20KHz.

Ich habe den PV-Emulator Chroma ATE-62050H-600S als Eingangsquelle für den Buck-Boost verwendet. Der Ausgang ist mit einem elektronischen Widerstand von 20 Omh verbunden. Ich habe den Arbeitszyklus des IGBT bei 49% gehalten. Die Ergebnisse sind wie folgt dargestellt:

wobei der Kanal 1 den Singal am Port "LA" bezeichnet, der sich vorne in der Signalzustandsschaltung befindet. Kanal 2 bezieht sich auf den Singal am Port "1", der sich am Ende der Signalzustandsschaltung mit einem LC-Tiefpassfilter befindet. Kanal 3 ist der Eingangsstrom, den ich von der Stromoszilloskopsonde messe.

Die Ergebnisse sind nicht sehr gut. Ich möchte diese Spitzen wirklich entfernen. Kürzlich habe ich einige Dokumente zum Thema Bodensprung gelesen, z. B. Was verursacht große Schwingungen in meinem DC / DC-Aufwärtswandler? Ist dieser Bodensprung oder ein anderer Effekt? Ich nahm an, dass es durch Bodensprung verursacht wird. Ich weiß jedoch nicht, wie ich es lösen soll.

Jede Hilfe wäre sehr dankbar.


Hallo, @BruceAbbott. Ja, ich habe 3 Gründe.

Ein Grund bezieht sich auf Wandler und LM358, und ich habe ihn als "Dreieck" markiert. Der zweite Grund bezieht sich auf den Treiber TLP250, den ich als "D_GND" markiert habe. Der dritte ist der Boden für Buck-Boost, den ich als "GND" markiert habe. Ich habe 0 Omh-Widerstände verwendet, um sie miteinander zu verbinden, wie Sie im rechten Teil der Abbildung sehen können. Wenn ich die Signale in Kanal 1 und Kanal 2 gemessen habe, ist die Masse, die ich angeschlossen habe, P6.

Als Anfrage für @PlasmaHH habe ich den Prototyp und das PCB-Layout hinzugefügt.

Prototyp Leiterplattenlayout


Kürzlich habe ich die Lösung von @PlasmaHH ausprobiert. Die Ergebnisse sind wie folgt dargestellt:

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Der Kanal 3 ist der Eingangsstrom, den ich von der Stromoszilloskopsonde messe. Der Kanal 1 und der Kanal 2 beziehen sich auf denselben Port, Port "1". Der Kanal 1 verwendete jedoch die Bodenantenne, während der Kanal 2 dies nicht tat. Wir können sehen, dass einige Wellen reduziert sind, aber nicht alle.

Ich habe auch meine Boost-Schaltung ausprobiert, die meine vorherige Arbeit ist. Die Ergebnisse sind wie folgt dargestellt:

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wo der Kanal 1 die Bodenantenne benutzte, während der Kanal 2 dies nicht tat. Aus dieser Abbildung können wir erkennen, dass alle Wellen reduziert sind.

Aus der obigen Diskussion denke ich, dass @PlasmaHH richtig ist, aber nicht das Ganze. @carloc und @rioraxe lieferten einige Lösungen, und ich denke, sie könnten wokr. Ich habe den Artikel von Jeff Barrow gelesen, http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html . Ich denke, der Bodensprung ist der Schuldige. Ich habe eine Analyse für meinen Buck-Boost durchgeführt, wie unten gezeigt:

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Diese Zahlen geben die zwei verschiedenen Stromschleifen an, wenn der Schalter ein- oder ausgeschaltet ist. Aus dieser Figur sind die Änderungen der aktuellen Schleifenbereiche ersichtlich. Ich schlug eine Lösung vor, um das Leiterplattenlayout wie folgt zu gestalten:

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Der Grund, warum ich dieses Layout verwenden möchte, ist, dass ich festgestellt habe, dass die aktuelle Richtung für die beiden Stromschleifen gleich ist. Daher muss ich nur darüber nachdenken, wie ich den rosa und den grünen Bereich rotieren kann.

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Hier ist mein PCB-Layout, das noch nicht fertig ist. Ich möchte nur wissen, ob es funktioniert.

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Die rosa Linien beziehen sich auf die Stromschleife, wenn der Schalter eingeschaltet ist, und die grünen Linien beziehen sich auf den ausgeschalteten Schalter. Der weiße Bereich ist die Änderung der aktuellen Schleifen.

Also, alle, denkst du, ist in Ordnung?

———————————————————————————————————————————— Hallo, ich habe etwas Neues gemacht Änderungen. Erstens verkleinere ich den Kondensator, weil ich festgestellt habe, dass ich diesen großen nicht wirklich brauche. Dann reduziere ich die Spur zwischen dem Induktor GND und Cout. Ist dies wirksam, um die Streuinduktivitäten zu reduzieren? "

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Hallo, ich habe gerade mein PCB-Layout aktualisiert. Könnten Sie mir helfen, es zu überprüfen?

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Ich habe einige Änderungen vorgenommen:

  1. Der IGBT und die Diode wurden in einem Kühlkörper hergestellt, um den Schleifenbereich wiederzuverwenden.
  2. Einige Komponenten auf der Unterseite gemacht, aber ich weiß wirklich nicht, ob es in Ordnung ist.
  3. Verbinden Sie den Boden miteinander, wie die weißen Kreise, die ich in der Abbildung markiert habe.

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Ich weiß nicht, wie ich den ESR für Kappen messen soll. Aber ich habe ein paar Instrumente überprüft. Es sagt:

"Die Eingangskappe beträgt 100 V 470 uF. Der ESR beträgt 0,06 Ohm. Die Ausgangskappe beträgt 250 V 47 uF. Der ESR beträgt 0,6 Ohm."


Kürzlich habe ich die neue Leiterplatte wie folgt gemacht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Ergebnis ist in Ordnung wie unten gezeigt:

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Die Spitze für den Eingangsstrom ist kleiner. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob ich mich weiter verbessern kann.

Übrigens habe ich auch den Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung getestet, wie unten gezeigt:

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Warum ist die Wellenformausgabe so seltsam? Wie kann man das verbessern? Bitte helfen Sie mir, es zu sehen.

Lecio
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Sie scheinen 3 verschiedene Gründe zu haben. Wie sind sie physisch miteinander verbunden? Mit welchem ​​Punkt war der Umfang verbunden? Zeigen Sie Ihr Layout.
Bruce Abbott
Zeigen Sie auch, wie Sie die Sonden angeschlossen haben (dh wenn Sie die Erdungsantenne oder einen geeigneten Anschluss mit niedriger Induktivität verwendet haben)
PlasmaHH
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@Lecio: Ja, dieser Draht ist eine ziemlich kleine Antenne. Verwenden Sie den Erdungsfederaufsatz mit niedriger Induktivität für Ihre Sonde und Google über gnd Induktivität und Sonden
PlasmaHH
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Auch das Leiterplattenlayout hilft nicht. Die beiden Schleifen hier dargestellten Link carry hohe, schnelle Schaltstrom. Sie führen eine gewisse Streuinduktivität ein, die dann dazu neigt, mit Streukappen zu schwingen. Aber selbst im schlimmsten Fall verursachen sie überall in nahe gelegenen Stromkreisen Geräusche. Diese Verbindung sollte nur mit schweren Kupferflächen hergestellt werden, wobei immer versucht wird, auf zwei Schichten übereinander gehende Pfade zu haben.
Carloc
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[1] Bei Schaltkreisen ist größer aufgrund höherer Kapazität und parasitärer Elemente nicht unbedingt besser. Versuchen Sie es mit einem MOSFET und einer Ausgangsdiode mit einer angemesseneren Nennspannung (dh nicht 1200 V). [2] Elektrolytkappen haben eine hohe ESR. Versuchen Sie, einige Keramikkappen mit einem uF-Bereich parallel zu Cout und Cin hinzuzufügen. [3] Versuchen Sie, einen dicken Draht vom Cout + -Pin direkt zum Induktor-Pin zu patchen, um die Schaltstromschleifenbereiche zu reduzieren.
Rioraxe

Antworten:

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Zunächst sollten Sie sicher sein, dass Sie richtig messen. Ihre Sonde hat einen Bodenantenneneffekt. Weitere Informationen finden Sie im Anwendungshinweis " Messen der Ausgangswelligkeit und Schalten von Transienten in Schaltreglern ".

Zweitens helfen ultraschnelle Dioden trr <= 30 ns Ihrem Spitzenproblem. Um Kondensatoren mit niedrigem ESR zu finden, können Sie auch Kondensatoren mit hohem Welligkeitsstrom / hoher Temperatur auswählen. Zum Beispiel können Kondensatoren mit 105 ° C Ihr Problem lösen. Ihre Leiterplatte scheint auch ein parasitäres Kapazitätsproblem zu haben. Sie können mit Gnd Ebene unten des Schalters füllen, es reduziert die parasitäre Kapazität.

Herr. derecik
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Ihre Spikes scheinen beim Einschalten des IGBT zu beginnen. In Ihrem Setup ist der Induktorstrom beim Einschalten ziemlich hoch. Die meisten Konverter sind auf diese Weise eingerichtet, daher wäre es blasphemisch von mir zu sagen, dass dies falsch ist. Dieses kontinuierliche Modus-Setup braucht eine schnelle Diode, wie m derecik sagte. Auch müssen Sie das Einschalten des Gates des IGBT auf irgendeine Weise verlangsamen. Der häufig gesehene Gate-Widerstand ist leicht zu verstehen und zu versuchen. Umgehen Sie den experimentellen Gate-Widerstand mit einer schnellen kleinen Diode, damit das Ausschalten des IGBT nicht verlangsamt wird. Dadurch wird etwas mehr Strom verbraucht, aber bei den von Ihnen gewählten 20 kHz sollte es funktionsfähig sein. Der Gate-Widerstand hängt von Ihrem PCB-Layout ab. Je besser Ihre Platine ist Je weniger Gate-Widerstand erforderlich ist, um die Spitzen auf ein akzeptables Niveau zu bringen. Sie können mit einem 47-Ohm-Widerstand mit einer parallelen BAV21-Diode beginnen.

Autistisch
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