Diseño del inversor - Problema de desconexión de MOSFET de lado alto

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Hace tiempo que busco un problema en un inversor BLDC trifásico. El problema se manifiesta como un alto ruido de detección de corriente y voltaje a altos voltajes de bus de CC, independientemente de la carga en el inversor.

He dividido el diseño en sus elementos más pequeños y, por lo que puedo decir, el voltaje en el nodo de conmutación (fuente del MOSFET del lado alto) permanece en el voltaje del bus de CC mucho tiempo después de que el MOSFET del lado alto está apagado. Este voltaje medido es muy probablemente la energía almacenada en un condensador de arranque en mi controlador o la capacitancia del MOSFET.

Cuando el MOSFET del lado bajo está encendido, obtengo oscilaciones bastante grandes en la compuerta del lado bajo y el drenaje. Esto también aparece como grandes corrientes en el sistema de medición actual.

Sobre el diseño:

  1. Inversor BLDC trifásico, capaz de bus de CC de 310 V, sin embargo, para esta prueba de ejercicio a 24 VCC.
  2. Los MOSFETS son STF10N60DM2
  3. El controlador de puerta es 6EDL04N06PT
  4. PWM Control, etc. se genera desde MCU TMS320F28069F

He preparado un ejemplo de diagrama que muestra un solo par de MOSFETS según la imagen de abajo, y he anotado los colores de los canales de medición del alcance.

Capturéelproblemarelevanteenelalcanceenlaimagendeabajo,sinembargo,hayalgunascosasquesedebentenerencuenta.

  1. Azul=PuertasuperiormedidaenelMOSFET
  2. Verde=FuentesuperiormedidaenelMOSFET
  3. Rosa=Puertainferior,medidaenelMOSFET
  4. Amarillo=nododeconmutación(idénticoaverdeperosuperpuestoenazul)
  5. D4=SeñaldePWMdelladoaltodeMCU,D5=ladobajo.

EnestacapturaNOhayCARGAconectadaaldiseño,yelPWMestáfuncionandoenmododecontroldebucleabierto.Tengoformasdeondamuysimilares,independientementedequenotenganingunacarga,unacargaresistivaounacargainductivaconectada.

Hayunretardodepropagaciónde~500nsatravésdelcontrolador,labandamuertadePWMestáa800nsyheanotadoconlíneasgriseslaentradadePWMfrentealbordedeconmutacióndelMOSFET.

Encuantoalastécnicasdesondeo,tengoconectoresSMAenelhardwareenlospuntosdemediciónapropiados.Inclusosiusounasondadealcanceestándaryunclipde100mmparaelsuelo,sigoobteniendolamismamedida.Utilizandoestosdosmétodosdemedicióndiversosylograndolasmismasmediciones,estoysegurodequeelruidoestápresenteenelcircuitoynoesunartefactodemedición.

Loqueheintentado:

  1. Perlasdeferritaenelcaminodeaccesodelapuerta.
  2. Variascombinacionesderesistenciasdecontroldegirodepuerta
  3. Resistencia1KentreGSencadaFET
  4. Condensadoresdearranquede100nFa10uF
  5. DiferentestiposdeMOSFETS

Mispreguntas:

  1. ¿Escorrectoloqueveoenlatrazaamarilla(nododeconmutación)?CreoquedeberíaverqueelrastroamarillodesciendadespuésdequeelMOSFETsuperiorestéapagado.
  2. CuandoelMOSFETinferiorseenciende(PinkTrace)recibomuchasmolestias(estoesenrealidadmasivoa310VDC).¿Cuáleslacausadeesto?

Cualquierayudaseríamuyapreciada.

Actualización1,2018-07-25:

Imagendelacapasuperiorquemuestraelcontroladordelapuerta,trazodelapuertalateralbaja(esunapistade0.8mm,~35mmdelongitud).Semuestranlospuntosdemediciónrosayamarillo.LostriángulosrojossonpuntosdeconexiónGNDdelcontroladordepuerta.

ImagendelacapainferiorquemuestraFET's,DCBus,GNDytapasdedesacoplamiento.TengaencuentaquehaycapasadicionalesdecobreenestediseñodondeseduplicanGNDyDC_BUS,porlotanto,atravésdelacostura.

Nota: En este diseño, estamos usando nuestras propias resistencias sensoriales actuales en cada fase, y NO estamos usando la función de disparo actual del controlador de la puerta. Esto significa que el Pin 12 y el Pin 13 (VSS y COM) están vinculados entre sí.

    
pregunta SafetyLok

1 respuesta

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A mí me parece un problema de disco recto. Las curvas de puerta y drenaje tienen una relación que parece razonable, por lo que creo que está obteniendo una buena medida. Lo único que hay que hacer es disminuir la impedancia de la unidad. Puede reducir la inductancia en las líneas de transmisión de la puerta haciendo que el camino sea lo más corto y grueso posible; retire el acoplamiento a la ruta de corriente evitando que la ruta de acceso de la compuerta se coloque sobre los planos de potencia y tierra; pero para mejorar realmente tendrá que obtener un controlador más musculoso para superar la retroalimentación negativa de la capacitancia de drenaje de la puerta. Este síntoma se hará más pronunciado con el voltaje más alto porque el mayor dv / dt significará más voltaje en la compuerta. Puedes comprar un FET con capacidades de puerta baja, pero generalmente tienen una resistencia "on" más alta.

Como dije anteriormente, esta no es una forma de onda de conmutación terrible; Probablemente pueda ejecutar un motor con corriente moderada, pero tendrá pérdidas que calentarán el FET. Sin embargo, si está ejecutando corrientes altas, es probable que haya notado que las corrientes de salida deportiva del IC del controlador de puerta "real" en el rango de 5 amperios.

Otra cosa que debe hacer en cualquier caso es proporcionar una gran tapa de desacoplamiento ESR (cerámica no electrolítica) para su circuito de impulsión. Debe haber un depósito de carga adecuado para proporcionar el amperio instantáneo o dos que necesitará para superar el efecto de acoplamiento dv / dt. No puedo decir si tiene una cerámica de 2.2 uF de su esquema, pero supongo que sí. Si coloca controladores FET, la capacitancia es necesaria.

    
respondido por el John Birckhead

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