Actualmente, tengo un problema con el convertidor Buck-Boost. El esquema de mi convertidor Buck-Boost se puede ver a continuación:
Utilicé los transductores de efecto Hall, LV25-P y LA25-NP, para medir el voltaje de entrada y la corriente de entrada para el Buck-Boost. Luego, los transductores miden la señal y la envían al circuito de condición de la señal (a la derecha de esta figura). Para el circuito de condición de señal, utilicé LM358 para hacer los seguidores de voltaje. Finalmente, la señal se envía a los ADC.
El IGBT que utilicé es IRG4PH50U. El controlador es TLP250. El proveedor de energía para TLP250 es + 15V, y su tierra se refiere como "Medio". La frecuencia del interruptor es de 20 kHz.
Usé el emulador PV, Chroma ATE-62050H-600S, como fuente de entrada para el Buck-Boost. La salida está conectada con una resistencia electrónica a 20 Omh. Mantuve el ciclo de trabajo del IGBT en 49%. Los resultados se muestran a continuación:
donde el canal 1 se refiere a la señal en el puerto "LA", que se encuentra al frente del circuito de condición de señal. el canal 2 se refiere a la señal en el puerto "1", que se encuentra al final del circuito de condición de señal con un filtro de paso bajo LC. El canal 3 es la corriente de entrada que mido por la sonda de osciloscopio actual.
Los resultados no son muy buenos. Tengo muchas ganas de eliminar estos picos. Recientemente, leí algunos documentos sobre el rebote a tierra, como ¿Qué está causando grandes oscilaciones en mi convertidor de refuerzo DC / DC? ¿Es este rebote en el suelo o algún otro efecto? Supongo que es causado por el rebote en el suelo. Sin embargo, no sé cómo resolverlo.
Cualquier ayuda será muy apreciada.
Hola, @BruceAbbott. Sí, tengo 3 motivos.
Un terreno está relacionado con los transductores y el LM358, y lo marqué como "triángulo". El segundo motivo está relacionado con el controlador, TLP250, que marqué como "D_GND". El tercero es el terreno para Buck-Boost, marqué como "GND". Usé 0 resistencias Omh para conectarlos, como se puede ver en la parte derecha de la figura. Cuando medí las señales en el canal 1 y el canal 2, la tierra que conecté es P6.
Como solicitud de @PlasmaHH, agregué el prototipo y el diseño de la PCB.
Recientemente, probé la solución de @PlasmaHH, y los resultados se muestran a continuación:
El canal 3 es la corriente de entrada que mido por la sonda de osciloscopio actual. El canal 1 y el canal 2 se refieren al mismo puerto, puerto "1". Sin embargo, el canal 1 usó la antena de tierra, mientras que el canal 2 no. Podemos ver que algunas ondas se reducen, pero no todas.
También probé mi circuito Boost, que es mi trabajo anterior. Los resultados se muestran a continuación:
donde el canal 1 usaba la antena de tierra, mientras que el canal 2 no. A partir de esta figura, podemos ver que se reducen todas las ondas.
De la discusión anterior, creo que @PlasmaHH tiene razón, pero no todo. @carloc y @rioraxe proporcionaron algunas soluciones, y creo que pueden funcionar. Leí el artículo de Jeff Barrow, http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html . Creo que el rebote en el suelo es el culpable. Hice algunos análisis para mi Buck-Boost, como se muestra a continuación:
Estas cifras dan los dos bucles de corriente diferentes cuando el interruptor está encendido o apagado. A partir de esta figura, se pueden ver los cambios de las áreas de bucle actuales. Propuse una solución para diseñar el diseño de PCB, como se muestra a continuación:
La razón por la que quiero usar este diseño es que encontré que la dirección actual de los dos bucles actuales es la misma. Por lo tanto, solo necesito pensar cómo rescatar el área rosa y el área verde.
Aquí está mi diseño de PCB, que aún no está terminado. Solo quiero saber si funciona.
Las líneas rosadas se refieren al bucle actual cuando el interruptor está encendido, y las líneas verdes se refieren al interruptor apagado. El área blanca son los cambios de los bucles actuales.
Entonces, todos, ¿creen que está bien?
———————————————————————————————————————————— Hola, hice algunos nuevos cambios En primer lugar, reduzco el tamaño del capcitor, porque descubrí que realmente no necesito ese grande. Luego, reduzco la traza entre el inductor GND y Cout. ¿Es esto efectivo para reducir las inductancias perdidas "?
Hola, acabo de actualizar mi diseño de PCB. ¿Podrías ayudarme a comprobarlo?
Hice algunos cambios:
- Hizo el IGBT y el diodo en un disipador térmico para volver a usar el área del bucle.
- Hice algunos componentes en la parte inferior, pero realmente no sé si está bien.
- Conecte los terrenos juntos, como los círculos blancos que marqué en la figura.
No sé cómo medir la ESR para las tapas. Pero revisé algunos documentos al respecto. Dice:
"El límite de entrada es de 100V 470uF. Su ESR es de 0.06 Ohm. El límite de salida es de 250V 47uF. Su ESR es de 0.6 Ohm".
Recientemente, hice la nueva placa PCB, como se muestra a continuación:
El resultado está bien como se muestra a continuación:
El pico para la corriente de entrada es más pequeño. Sin embargo, no estoy seguro de si puedo hacer una mejora adicional.
Por cierto, también probé la corriente y el voltaje de salida, como se muestra a continuación:
¿Por qué la salida de forma de onda es tan extraña? ¿Cómo mejorar esto? Por favor, ayúdame a verlo.
Respuestas:
En primer lugar, debe asegurarse de medir correctamente. Su sonda tiene efecto de antena de tierra, puede leer la nota de aplicación " Medición de ondulación de salida y conmutación de transitorios en reguladores de conmutación ", para obtener más detalles.
En segundo lugar, los diodos ultrarrápidos trr <= 30ns ayudarán a su problema de picos. Para encontrar condensadores de baja ESR, también puede seleccionar condensadores de alta corriente de ondulación / alta temperatura; por ejemplo, los condensadores de 105 ° C pueden ayudarlo con su problema. Su PCB también parece tener un problema de capacitancia parásita. Puede llenar con la parte inferior del plano Gnd del interruptor, reduce la capacitancia parasitaria.
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Sus picos parecen estar comenzando en el encendido IGBT. En su configuración, la corriente del inductor es bastante alta en el encendido. La mayoría de los convertidores están configurados de esta manera, por lo que sería blasfemo de mi parte decir que esto está mal. Esta configuración de modo continuo necesita un diodo rápido, como dijo m derecik. También debe reducir la velocidad del encendido de la puerta del IGBT por cualquier medio. La resistencia de la puerta comúnmente vista es fácil de entender e intentar. Omita la resistencia de puerta experimental con un diodo pequeño y rápido para que el apagado IGBT no se ralentice. Esto consumirá más potencia, pero a los 20KHz elegidos debería ser viable. La resistencia de puerta depende de la disposición de su PCB. Cuanto mejor sea su placa la resistencia de la compuerta es menor para llevar los picos a un nivel aceptable. Podría comenzar con una resistencia de 47 ohmios con un diodo BAV21 en paralelo.
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