¿Cómo lidiar con los voltajes de "picos" en mosfet en el convertidor boost?

Navega tus respuestas
2

Estoy diseñando un convertidor Boost para pasar de 5 [V] a 12 [V]. El diseño con el que vine es el siguiente:

Paracomprendermejoreldiseño,tengaencuentalosiguiente:

1)Paraconducirelmosfet,estoyusandounPIC4550conunacopladoróptico(TLP250, enlace ) para obtener un PWM de 15 [Vmax] a una frecuencia de 40 [kHz]

2) No encontré el modelo que estoy usando en el convertidor real en PSpice, así que puse un diodo rectificador allí, pero el que estoy usando es SBL2030CT ( enlace ) que es un diodo Schottky. 3) Todos los demás valores y componentes son correctos con respecto al convertidor real

El problema es: no puedo obtener 12 [V] en la carga porque cuando estoy aumentando el ciclo de trabajo, la corriente se vuelve loca. A aproximadamente el 53% del ciclo de trabajo, el circuito solicita a la fuente de alimentación aproximadamente 3 [A]. Como no puede dar más que eso, ya no puedo aumentar el ciclo de trabajo, así que no puedo obtener 12 [V]. El voltaje de salida máximo que obtengo es 10 [V]. Uno de los problemas que he encontrado al medir y ver las ondas en el osciloscopio es que la onda cuadrada en el mosfet tiene picos como este (esta imagen NO ES de mi circuito real, pero la forma de onda es EXACTAMENTE la misma que la de I ' Estoy tomando esta foto de otra publicación relacionada, consulte EDITAR 2):

Lospicosenlacorrientemáximaquelafuentedeenergíapuededarmesondeaproximadamente30[V](mientrasqueelvoltajedesalidaes10[V]).Cuandotocoloscomponentes,elmosfetestárealmentecaliente(encomparaciónconlacarga),asíquecreoquetienequeverconlospicos.¿Hayalgunaideasobrecómopuedolidiarconesteproblema?

Sifaltainformación,porfavor,dígameparapoderagregarla.

EDIT1:elcircuitoporelmomentoestámontadoenunaplacadepruebas(loprobéprimeroporquequieroquefuncione,luegotengoquemoverloaunaPCB).Laentradanotieneningúncondensadoratravésdeella.Estalcomoestáeneldiagramadearriba.

EDIT2:laformadeondaqueobtengoenelMOSFETesexactamentelamismaquesemuestraaquí: Hot MOSFET DC-DC Boost Converter . Sin embargo, la respuesta no parece responder a la mía porque estoy usando un voltaje suficiente para encender el mosfet.

EDIT3: Este es el diagrama para el optoacoplador y el R y C utilizados:

dondeRsecalculacomo $$ R = \ frac {V_ {CC} - V_ {OL} - V_ {EE}} {I_ {OLpeak}} $$ Se me ocurrió un valor de R = 24 Ohm y sí, estoy usando exactamente el valor del capacitor que se muestra en el esquema para el bypass.

EDIT 4: Se agregaron imágenes del circuito e imágenes reales del osciloscopio del circuito real:

También probé: cambié la frecuencia de cambio a 150 kHz, agregué (no se muestra en la imagen) un disipador para el mosfet y cambié la amplitud del PWM a 20 [V] (antes era de 12 [V]. eso porque una de las respuestas lo sugirió). Ninguno de ellos funcionó y la última medición mostró una eficiencia del 47%.

    
pregunta Miguel Duran Diaz

2 respuestas

1

Bien, suponiendo que su dibujo sea del voltaje de drenaje del mosfet, ¿está seguro de que la forma de onda es correcta? Afirma que la forma de onda es la misma que esta de la pregunta que vinculó, pero no es lo mismo que su dibujo.

Seesperaunpicojustodespuésdequeseapagueelmosfet.Esaeslatensiónde"impulso". La señal que has dibujado ... No sé qué sería eso. ¿Es tal vez el voltaje de la compuerta y no el drenaje? idk.

Voy a adivinar que tu forma de onda se parece a la de esta imagen.

Creo que lo que está sucediendo es que su mosfet no está siendo manejado con suficiente voltaje de compuerta, o eso o el tiempo de conmutación es demasiado lento. Un sorteo muerto es que el mosfet se está calentando. Debes sondear la puerta y actualizar la pregunta con tus resultados. Creo que vas a querer un mosfet diferente con un Vgs más bajo (en).

También debe publicar el circuito completo, incluido el optoaislador, porque podría haber un problema allí. Por ejemplo, es posible que pueda bajar la resistencia de la puerta de 24 ohmios, pero no puedo decir porque no conozco el número de pieza del optoaislador.

    
respondido por el Drew
0

\ $ 3A \ $ no es tan sorprendente como lo hace \ $ 5 \, V \ $ a \ $ 12 \, V \ $ cuando su carga ya pregunta \ $ 1A \ $ y \ $ \ frac {12} {5} \ approx 3 \ $ .
En realidad \ $ \ frac {12} {5} = 2.4 \ $ pero si el circuito no está optimizado con respecto a la eficiencia, no estoy sorprendido con \ $ \ frac {2.4} {3} = 0.8 \ $ eficiencia.
Tiene que darse cuenta de que para una corriente constante a través de \ $ L_1 \ $ su voltaje promedio debe ser \ $ 0 \ $ , y como el voltaje promedio en \ $ L_1 \ $ es

$$ U _ {{L_1} _ {avg}} = \ delta V_1 + (1− \ delta) U_ {out} = 0 $$

que es

$$ 5 \ delta + (5−12) (1 - \ delta) = 12 \ delta - 7 = 0 $$

entonces

$$ \ delta = 7/12 $$

Eso significa que más de la mitad del tiempo toda la corriente pasa por el FET, lo que lleva a pérdidas. Además, si \ $ D_5 \ $ no se abre lo suficientemente rápido, la corriente en \ $ L_1 \ $ forzará el voltaje sobre el diodo, y sobre el transistor, para aumentar. Como se comentó anteriormente, podría provenir de un cable largo, ya que ya está usando un diodo Schottky rápido.

Podría 'calmar' este comportamiento un poco aumentando la resistencia de la puerta de manera que el transistor se cierre un poco más lentamente, lo que le da a la corriente la oportunidad de cambiar su ruta desde el transistor a \ $ D_5 \ $ .
Si baja \ $ \ frac {di} {dt} \ $ , \ $ L \ frac {di} {dt } \ $ , el pico de voltaje, también bajará.

Por otro lado, el período durante el cual tanto la corriente a través del transistor como el voltaje no es cero, por lo tanto, la disipación aumenta, por lo que tendrá que hacer un cálculo de pérdida para ver si no se está calentando demasiado. Debido a las pérdidas extra que esto dará.
La distancia que puede recorrer depende principalmente de la frecuencia de conmutación y la longitud del cable, lo que provoca esta inductancia parásita. Pero de todos modos no mejorará la eficiencia.

    
respondido por el joe electro

Lea otras preguntas en las etiquetas

algoritmo de control GPSDO Conexión a tierra e integridad de la señal de mi diseño de PCB (ADC, SMPS, tarjeta SD, USB)