Estoy tratando de conducir un motor de CC (12V, 100W) con MOSFET IRFP054N . La frecuencia PWM es de 25 kHz. Aquí está el esquema:

Sé que DSEI120-12A no es el mejor diodo para esto, pero no tengo nada mejor en este momento. 3Los diodos Schottky, que también probé, se calientan muy rápido.

Aquí están las formas de onda del osciloscopio (A = drenaje MOSFET (azul), B = accionamiento de compuerta (rojo)):

Ciclo de trabajo más pequeño:

Estoy obteniendo un pico de voltaje en el apagado MOSFET que dura aproximadamente 150 ns y tiene una amplitud máxima. 60 V. La amplitud se mantiene si aumento el ciclo de trabajo, el voltaje o la carga en el motor. El ancho del pico depende de la carga en el motor (probablemente depende de la corriente).

He intentado:

• Aumento de la resistencia de la compuerta a 57Ω para un apagado MOSFET más lento.
• Adición de diodos Schkottky (SR3100, 3A) a través del motor y MOSFET.
• Poner varios condensadores a través del enlace DC y el motor. Esto a veces ayuda cuando se opera con un ciclo de trabajo bajo y bajo voltaje, pero cuando se aumenta la potencia, el pico está presente nuevamente.

Nada de esto ayuda a eliminar por completo la espiga. Lo interesante: el pico no destruye el MOSFET (ya que está clasificado para 55 V), pero me gustaría hacer este controlador correctamente.

Estoy buscando sugerencias de qué más probar y por qué este pico está limitado a 60 V.

Actualización: creo que la tapa electrolítica de 1 mF no pudo absorber el pico de energía del motor. Ahora he agregado un condensador de película de 2.2 uF en la línea de 12V, una tapa de cerámica de 200 nF en el motor y una tapa de cerámica de 100 nF en el MOSFET.

Esto ayudó a reducir el pico, aunque ahora me suena al apagar, probablemente necesito mejorar el amortiguador en MOSFET. Pero la amplitud del voltaje es mucho más baja (30 - 40 V en carga).

Intente colocar un diodo Schottky justo en el motor, luego otro justo a través de los cables hacia el motor donde dejan la PCB.

También ayuda a asegurarse de que su suministro esté bien derivado a altas frecuencias. Coloque una tapa de cerámica en el suministro cerca de donde está la alimentación al motor. A su voltaje, eso podría ser de 10 µF más o menos.

No coloque una tapa sobre el FET, mantenga la tapa sobre el motor pequeña y colóquela físicamente cerca del motor. No usaría más de 1 nF más o menos.

$\Omega$

Esta antigua nota de aplicación describe los diversos tipos de circuitos amortiguadores, incluido cuándo y cómo usarlos. Puede encontrar algo de inspiración allí.

Este parece ser un caso clásico de inductancia parásita y coincidencia de dispositivos.

Inductancia perdida

Déjame volver a dibujar tu circuito para ayudar a explicar el punto.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Voy a hacer una suposición razonable de que la CA proviene de la red eléctrica a través de un transformador aislado y, por lo tanto, puede conectar a tierra de forma segura la CC- (en la tapa). Si este no es el caso, también tiene otras preocupaciones.

La aceptación de esta assuption razonable Stray1 y Stray2 puede ser ignorada.

Esto deja Stray3 , Stray4 y Stray5

Cada uno de estos contribuirá al sobreimpulso inicial que está viendo. Se espera tal sobreimpulso ya que está conmutando a la fuerza una carga inductiva. y aunque es de esperar algo, DEBE gestionarse para mantener el pico por debajo de la clasificación de voltaje del dispositivo (clasificación de voltaje en el dado).

Ahora, parte de él será un artefacto durante la medición. Tome Stray4,5 Si coloca su sonda de alcance en la TIERRA que está en el capacitor, esta inductancia parásita contribuirá al voltaje que está viendo cuando comience a conmutar la inductancia de carga.

Comienza a cortar el flujo de corriente a través del FET y, por lo tanto, V = Ldi / dt producirá algo de voltaje. Inmediatamente lo que está midiendo ya no es el verdadero voltaje del dispositivo.

Ahora puede indicar que ha recortado el GND del telescopio en la pata del FET, bueno, incluso entonces habrá algunos extravíos, por lo que lo que está viendo puede no ser el verdadero voltaje del dispositivo.

Sobre el tema de Stray4,5 , estas inductancias perdidas, generalmente debido a un mal diseño, son la principal causa de sobretensiones de voltaje en el apagado. Está intentando interrumpir el flujo de corriente a través de ellos apagando el FET, sin embargo, no tienen una ruta para conmutar. Como tal, intentarán mantener la corriente fluyendo a través del FET.

Stray6 junto con un lento (en relación con la conmutación FET) impedirá igualmente la conmutación de la corriente de carga y, como tal, dará como resultado un aumento del potencial de drenaje-fuente.

Stray3 aparecerá como una oscilación en el voltaje que entra en el circuito de alimentación.

Zumbido secundario

en ambas parcelas puedes ver algunos timbres secundarios. Hay varias causas para esto

1. Inadecuada unidad de puerta. Si la capacidad del variador es bastante débil (o hay mucha inductancia en los cables de la compuerta), no podrá mantener el dispositivo apagado tan bien y la carga que fluirá debido a la capacitancia millar intentará encender el dispositivo -> osc
2. Stray5 y Stray6 oscilarán como intercambios de energía entre las rutas de conmutación
3. Si el FET es mucho más rápido y ágil en comparación con el diodo, entonces puede causar oscilaciones de conmutación que se ven agravadas por Stray5 y Stray6

Soluciones?

1. ¡Comprueba tu diseño! pistas cortas y gruesas, tal vez incluso lamina para minimizar la inductancia. ¡Mantenga la distancia entre el DIODO y el FET al mínimo!
2. SI su GateDrive es débil, mejórelo
3. SI su GateDrive es fuerte, considere aumentar su resistencia de compuerta para ralentizar el cambio
4. Si eso todavía falla, considere un amortiguador en el FET para mitigar el problema.