Timbre grave cuando se enciende el MOSFET del lado alto en el circuito de medio puente

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He diseñado una PCB (pensada como un bloque de construcción de prototipos) que tiene un controlador de compuerta lateral alta y baja IR2113 que conduce dos MOSFET de potencia IRF3205 (55V, 8mΩ, 110A) en configuración de medio puente:

Esquemático Diseño de PCB Imagen de la configuración física

Al probar el circuito con una carga, descubrí que si bien el lado bajo cambia bastante limpiamente, suena mucho timbre en la salida del medio puente (X1-2) cada vez que se enciende el lado alto. Jugar con el ajuste del tiempo muerto de la forma de onda de entrada e incluso eliminar la carga (un inductor con una resistencia de potencia en serie que simula un convertidor buck síncrono conectado de X1-2 a X1-3) no redujo este timbre. Las siguientes mediciones se tomaron sin carga conectada (nada en X1-2 excepto la sonda del osciloscopio).

El sonar

Aparentemente, las inductancias y capacitancias parásitas son suficientes para causar eso, pero no puedo entender por qué el lado bajo funciona tan bien como lo hace. Para mí, ambas formas de onda de accionamiento de compuerta se ven lo suficientemente limpias, con los voltajes que cambian el voltaje de umbral de los MOSFET razonablemente rápido. No hay ningún canal de disparo al cambiar. ¿Cuáles son las posibles causas del problema y qué medidas puedo tomar para reducir los síntomas?

Soy consciente de que hay muchas preguntas muy similares aquí y en otros sitios, pero encontré que las respuestas publicadas no son útiles para mi problema en particular.

Editar

Si bien había un condensador electrolítico de 2200uF en la entrada (X1-1 a X1-3) para suprimir los transitorios y el ruido, claramente no pudo suprimir las frecuencias altas. Agregar un condensador de 100nF (como se sugiere en la respuesta de Andy alias) en paralelo con el electrolítico redujo el timbre en la salida (X1-2 a tierra) a la mitad y el sonido en el suministro (X1-1 a tierra) por un factor de 10.

condensadores

jms
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Este es un excelente primer post
marcador de posición el

Respuestas:

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Intente sondear el riel de la fuente de alimentación. Apuesto a que ves esos picos allí. Será debido a la longitud de plomo entre el suministro de su banco y los MOSFET. Claramente, no lo verá en el lado inferior del FET porque su alcance está referenciado a ese riel, pero si probara la fuente de alimentación, apuesto a que lo haría.

Pruebe con una cerámica de 1 uF o 10 uF en los rieles de alimentación para cerrar los MOSFET.

Andy alias
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+1 Hay formas más difíciles de aprender esto, las que pueden conducir a pequeñas pilas de MOSFET ahumados.
Spehro Pefhany 01 de
Una gorra de poliéster metalizado de 100nF redujo los picos dramáticamente, pero no completamente. ¿Son los condensadores de cerámica más adecuados como tapas de derivación en aplicaciones como esta? Lamentablemente no tengo cerámica de alto valor en mi caja de piezas.
jms 01 de
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Lo que puede estar viendo ahora son posiblemente artefactos de alcance. Intente conectar el telescopio directamente a través de la tapa con un bucle de conexión a tierra lo más corto posible. Inducción en el bucle se encuentra comúnmente. Deberías estar de acuerdo con ese límite. ¿Qué tan grandes son los picos ahora?
Andy alias
En las frecuencias que estás viendo, sí, una cerámica será mejor que el poliéster.
WhatRoughBeast 01 de
@Andyaka Con la sonda conectada directamente a la tapa de 100nF ya no importa qué interruptores FET, el timbre en la salida (X1-2) es el mismo , y la ondulación en el suministro (X1-1 a X1-3) es reducido a dos voltios. ¿Alguna sugerencia sobre cómo atenuar aún más los picos de 20MHz en la salida? ¿Es el diseño del tablero el culpable?
jms 01 de
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Suponiendo que ha tratado con el carril de suministro evitando como dijo Andy y ha ralentizado la puerta al aumentar R1 R7 y hacer algo para apagar más rápido que encender. Si todavía suena, todavía hay dos cosas para probar; puede colocar diodos shottky de 60V en DS de los pies y puede colocar amortiguadores RC en DS de cada FET.

Autista
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Ambas sugerencias me funcionaron muy bien. Estoy desarrollando un controlador de motor de CC sin escobillas con una potencia de 14 V CC, 80 A utilizando un controlador Texas DRV8305. Aquí hay un documento útil sobre amortiguadores: ti.com/lit/an/slpa010/slpa010.pdf El uso de esa técnica de diseño para los amortiguadores y la colocación de un rectificador Schottky a través del transistor inferior resultó en una reducción del primer pico del timbre desde 28 a 16V. El amortiguador redujo el tiempo de caída del timbre a la mitad de la amplitud de 300 ns a 125 ns. Los transistores son 2 x PSMN8R7-80PS en paralelo.
Ray Wales
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Creo que Andy también recibió la respuesta en este caso, pero quería aclarar que el timbre es causado por la inductancia de los cables que conducen a los FETS y la capacitancia de la puerta de los FET. Esto crea un circuito LC que resuena a una frecuencia basada en la inductancia y la capacitancia en su circuito. Por lo general, el efecto se reduce al usar resistencias de amortiguación y al reducir la longitud del cable tanto como sea posible.

DerStrom8
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Reduzca la resistencia del lado alto a 22E, lo más probable es que esto solucione el problema, esto a menudo se debe al cambio de los mosfets a DURO, tuve que aprender por las malas

usuario77820
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