Buck desconexión de carga del convertidor

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Utilizamos un convertidor reductor para impulsar una carga resistiva con voltaje / potencia variable. Ahora detectamos un problema con la desconexión de la carga en los ciclos de trabajo alto en los que los mosfets que conducen y el diodo de retorno de corriente se queman y el convertidor Buck se cortocircuita por completo. Hice una simulación simplificada de nuestro circuito para demostrar el problema, el interruptor S1 simula la desconexión de la carga después de 5 ms:

Aquílafrecuenciadeconmutaciónesde50kHzyelciclodetrabajoesdel90%yseproducenpicosdevoltajemuyaltos.Cuandoelciclodetrabajocaepordebajodel60%,lospicosdesobretensiónyanoaparecen.

Yasépor Buck converters- Sin condición de carga que un síncrono El convertidor Buck no tendría este problema y ya lo he simulado y lo puedo confirmar. Pero el convertidor buck síncrono ya no se puede usar aquí, necesitamos solucionar rápidamente esta solución actual.

El esquema muestra algunas soluciones que hemos probado:

  1. Poner un diodo TVS de alto voltaje (VAR1), es decir, cambiar R3 a, por ejemplo. 1mOhm. Esto ayuda un poco, pero aún así tenemos picos de más de 800 V que dañan los componentes.

  2. Agregarunaresistenciadederivación(sangrado)R4.Peroestotampocoayudahastaqueseestablecepordebajodeca20Ohm,loqueporsupuestonosepuedeutilizarenaplicacionesreales.

Porsupuesto,enlaaplicaciónreal,lacorrientedecargasemideycuandohayunasobrecargaosobrecarga,laconduccióndelmosfetsedesconecta(nosesimulaaquí).Peroestotomaalmenos20msynopuedehacersemáscorto.Aquíeldañoocurredentrodeunmáximode100USDdesdeelpuntoenquelacargasedesconecta.

Lapreguntaes,porsupuesto,cómoevitarestedañoconelmínimoesfuerzo,elbajonúmerodepiezas,elahorrodeespacio,etc.

Archivo de simulación en Simetrix Elements 8.1 (evaluación gratuita)

    
pregunta tk_

2 respuestas

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Parece, al menos para la simulación presentada, que la solución con diodo TVS es la única solución que funciona lo suficiente.

Pero se debe utilizar otro tipo de diodo TVS.

Los tipos SMAJ no son adecuados para sujetar corrientes tan altas, de nuevo solo cuando se simulan con archivos de modelo descargados de la biblioteca de modelos de Littelfuse. Para SMAJ160CA usado, la corriente que fluye a través de él excede su Ipp más de 5 veces.

Cuando uso el tipo AK10, una vez más simulado con el archivo de modelo de Littelfuse, la fijación funciona como se esperaba:

Ahora tenemos que comprar muestras de esos diodos de TVS y verificarlos en la aplicación real.

Debido a que esta pregunta era solo sobre simulación, esta respuesta puede ser aceptada por la OMI.

    
respondido por el tk_
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Usted podría proporcionar un circuito de supresor RC paralelo al diodo (busque "RC amortiguador DCDC" en google) Esto ralentiza los bordes afilados de la forma de onda de conmutación y, por supuesto, reduce un poco la eficiencia. Esto se hace a menudo para reducir los problemas de EMI, y también podría ayudar a reducir los picos de voltaje dañinos.

    
respondido por el Stefan Wyss

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