Cualquier análisis cualitativo que indique que se requiere RC snubber o no para los convertidores Buck de alta corriente

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Tengo un diseño donde estoy usando TPS53355 de TI para generar 0.9V @ 15A de 12V (10V-14V). Para este diseño, quiero saber si RC Snubber requiere o no?

por lo que yo sé,

Generalmente, el inductor de los convertidores de alta corriente almacenará mucha energía = (1/2) * L * i ^ 2.

Si hay un espacio entre el MOSFET superior (MOSFET de control) desactivado y el MOSFET inferior (MOSFET de sincronización) ENCENDIDO, la energía total almacenada en el inductor se colapsará repentinamente, puede desarrollar un pico grande en el pin LL de V = L * di / dt .

En nuestro caso, L = 0.47uH, Imax = 15A, la energía almacenada en el inductor será = 0.5 * 0.47uH * 15 * 15 = 53uJ.

No estoy seguro, en el caso de TPS53355, si hay algún retraso entre el MOSFET de control apagado y el MOSFET de sincronización y el tiempo de subida y caída de los circuitos de conducción MOSFET.

si el tiempo de desactivación del MOSFET de control es de aproximadamente 50 ns.

luego V = 0.47uH * 15A / 50nSec = 141V. entonces esta cantidad de voltaje (141-12) tiene que ser soportada por el MOSFET interno durante el tiempo en que el MOSFET de control está apagado y antes de que se active el MOSFET de sincronización. En general, los MOSFET internos no tendrán mayores voltajes de ruptura debido a sus limitaciones de espacio. Cómo podemos estar seguros de que el MOSFET interno no se dañará por este pico.

en la hoja de datos de TPS53355, no encontré estos detalles con respecto a los tiempos de Encendido y Apagado, pero los circuitos recomendados tienen Snubber colocado.

Hay un "tiempo muerto" entre Control MOSFET oFF para sincronizar MOSFET ON para reducir cualquier disparo. Cualquier información al respecto también es útil.

** Una pregunta más es, En una de las publicaciones, Leí que debido a los efectos parásitos del inductor y del condensador tendremos picos en el nodo de conmutación (aquí LL), pero pensé que debido a un cambio repentino en la corriente, se producirán picos de voltaje en el nodo de conmutación, ¿estoy en lo cierto? > *

    
pregunta user19579

3 respuestas

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¿Ha considerado que el diodo parásito dentro del mosfet inferior (en un dólar sincrónico) conducirá y reducirá el proyectado (-) 141 V que menciona? También existe la capacitancia parásita del inductor, que también tenderá a reducir este "pico" y lo convertirá en una onda sinusoidal en descomposición hasta que se encienda el mosfet inferior.

Con respecto a su "una pregunta más", creo que puede faltar un enlace (aquí LL)

    
respondido por el Andy aka
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Ahora he leído algunas notas de aplicación de TI, STmicro y otras fuentes.

Descubrí que el timbre de fase (SW) no se debe completamente al colapso repentino de la corriente del inductor, como dijo Andy, durante el período muerto, el diodo del cuerpo del Sync MOSFET entrará en acción durante un breve período de tiempo cuando el inductor se colapse.

Cuando el MOSFET de sincronización se enciende, la energía del inductor se gasta en elementos de carga y parásitos, y el problema real surge cuando el MOSFET de sincronización se apaga y el MOSFET de control se enciende, en este período muerto de nuevo el diodo del cuerpo se activará y cuando se active el MOSFET de control ENCENDIDO debido a las malas características inversas de los diodos del cuerpo, los inductores parásitos, el ENCENDIDO rápido del MOSFET de control y la capacitancia de salida (Coss) del MOSFET de control (durante el estado de apagado) (LCR circit) resonarán al sonar en el nodo SW.

Que puede ser mitigado por diferentes métodos. 1. Perfeccionando el diseño para minimizar los efectos parásitos

  1. agregando un resistor BOOT en serie con un capacitor BOOT que ralentiza el Encendido del MOSFET de Control

  2. Adición de una resistencia en serie para controlar la puerta de MOSFET que ralentiza el encendido de Tur de control de MOSFET.

  3. Como dijo Andy al agregar el diodo Schottky como convertidor Buck sin sincronización (compartirá la corriente solo durante el período muerto)

  4. Agregar amortiguador RC

  5. Adición de un circuito RL al drenaje del MOSFET de Control

  6. Adición de CSI (Inductancia de fuente común)

pocos enlaces con respecto a esto. 1. Control del timbre conmutador-nodo en convertidores buck síncronos

  1. Técnicas de reducción de ondulación para alto rendimiento NexFet MOSFET

3. Timbre del nodo de fase - Tiene buen análisis cuantitativo

de otras publicaciones, encontré que los diodos corporales pueden manejar una buena cantidad de energía (inicialmente dudé si los diodos corporales pueden manejar la corriente del inductor en un período muerto)

La EMI generada debido a esto tiene más o menos 3 factores.

  1. Ruido conducido de baja frecuencia (< 30 MHz) - Swicthing freq harmonics

  2. ruido de banda ancha (50 - 300 MHz) del timbre de voltaje de fase (debido a elementos parásitos y Coss)

  3. ruido de alta frecuencia (> 300 MHz) como resultado de la recuperación inversa del diodo del cuerpo de Sync MOSFET Estoy usando la resistencia de arranque.

respondido por el user19579
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Para un buck síncrono que opera en modo de conducción continua (CCM), no se necesita un amortiguador en el nodo de conmutación.

Sin embargo , también hay un modo de conducción discontinua (DCM) y un modo de ráfaga en bucks síncronos operados con carga ligera. En DCM y la operación de ráfaga, los conmutadores están apagados y el nodo de conmutación sonará por la interacción entre el voltaje del capacitor de salida y la capacitancia de salida del conmutador (\ $ C _ {\ text {oss}} \ $) a través del inductor Buck (L). Por lo tanto, para estos dos modos querría un amortiguador en el nodo de conmutación. El tipo más simple de amortiguador es una serie RC desde el suelo hasta el nodo de conmutación. La capacitancia del amortiguador debe ser aproximadamente 5 veces \ $ C _ {\ text {oss}} \ $, y la resistencia es mejor igualar a \ $ Z_o \ $ de L y \ $ C _ {\ text {oss}} \ $.

    
respondido por el gsills

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