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mos導(dǎo)通時壓降居然不為0???

大家好,我在調(diào)試一個36V轉(zhuǎn)72V的boost電路,最近出現(xiàn)一個問題,燒了不少管子都沒解決, 很苦惱,求助。

當(dāng)負載電流小于10A的時候,電路能夠正常輸出72V。當(dāng)負載大于10A左右,一上電就燒mos?,F(xiàn)在基本排除過壓擊穿,用示波器發(fā)現(xiàn)擊穿的原因是電流失控。截取了電壓電流波形,發(fā)現(xiàn)開關(guān)管在Vgs>10V的時候,本應(yīng)導(dǎo)通,結(jié)果現(xiàn)在竟然有20-30V的壓降,導(dǎo)致輸出不能達到72V,進而電感電流不斷增大。mos管的開通 波形如下,各位幫忙看看可能是什么原因吧。

為了排除故障,現(xiàn)在開環(huán)做的測試:

驅(qū)動電路如下:(現(xiàn)在15V,-5V和地之間都加了0.1u和22u的電容)

 

現(xiàn)在驅(qū)動芯片輸入用的信號發(fā)生器50%占空比,15V方波。

 

輕載時基本正常開通:

 

負載加大時,開通的驅(qū)動波形就有些奇怪,驅(qū)動電流有兩個尖峰(奇怪啊,解釋不通,關(guān)斷時是一個尖峰,波形也很好)

 

再加大負載,一上電就燒管子了,應(yīng)該是由于電流過大,下面是截取的不正常驅(qū)動波形

(開環(huán))抓取了上電到炸管的幾秒鐘時間。開始看波形是完全正常工作的,然后就突然開始進入異常,然后炸管。下圖是從正常到不正常的過渡階段

開始正常:

 

隨后過渡到不正常,Vds導(dǎo)通時不能降低到0V,輸出電壓Vo也跌落到和輸入電壓基本相同:

 

異常之后,電流出現(xiàn)增大,其間還能恢復(fù)幾次

 

最終電流不斷增大,電感飽和,炸管??梢钥吹剑柡碗娏鞔蟾旁?00-120A左右

 

(閉環(huán))

 

 

全部回復(fù)(26)
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2011-08-15 13:06
上原理圖看看,用什么IC作控制?MOS管用的是什么型號?
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2011-08-15 13:42
@edie87@163.com
上原理圖看看,用什么IC作控制?MOS管用的是什么型號?
原理圖就是基本的boost電路,現(xiàn)在為了測功率級,沒接控制電路,用的信號發(fā)生器輸入pwm信號,占空比約50%,讓輸出近似為70V。mos用的是ir的IRFP4568PBF,140V,170A。
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hanww2006
LV.4
4
2011-08-15 13:52
@fangchenplus
原理圖就是基本的boost電路,現(xiàn)在為了測功率級,沒接控制電路,用的信號發(fā)生器輸入pwm信號,占空比約50%,讓輸出近似為70V。mos用的是ir的IRFP4568PBF,140V,170A。
本人愚見,可能是信號發(fā)生器驅(qū)動能力不足,你可以看一下
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2011-08-15 14:05
@hanww2006
本人愚見,可能是信號發(fā)生器驅(qū)動能力不足,你可以看一下

多謝你的回答,是我說的不清楚。驅(qū)動用的是TLP250(現(xiàn)在換成FOD3180),驅(qū)動電流有1A-2A,信號發(fā)生器只是給驅(qū)動芯片(光耦+推挽輸出)的輸入提供信號。從上面圖中的綠色曲線也可以看到柵極的電流波形。確實達到了1.5A左右的峰值

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zhgr
LV.5
6
2011-08-15 15:48
@fangchenplus
多謝你的回答,是我說的不清楚。驅(qū)動用的是TLP250(現(xiàn)在換成FOD3180),驅(qū)動電流有1A-2A,信號發(fā)生器只是給驅(qū)動芯片(光耦+推挽輸出)的輸入提供信號。從上面圖中的綠色曲線也可以看到柵極的電流波形。確實達到了1.5A左右的峰值

電路問題比較大!輸出電流大時,D很小,而且開通不久象是過流保護電路動作!

最好傳電路給大家分析。

 

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2011-08-15 22:09
@zhgr
電路問題比較大!輸出電流大時,D很小,而且開通不久象是過流保護電路動作!最好傳電路給大家分析。 
已經(jīng)補充了電路,還有波形在1樓,請幫忙分析一下
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midway
LV.3
8
2011-08-16 06:04
@fangchenplus
已經(jīng)補充了電路,還有波形在1樓,請幫忙分析一下

大膽猜想一下: 從剛開始不正常的波形來看,好像是二極管偶爾會恢復(fù)不及/漏電,所以這時會看到輸出電壓突降,而功率管和二極管這時都承受了巨大的電流,所以兩者都有二三十伏的壓降。跟著就是兩者發(fā)熱, 二極管漏更多,變成每次導(dǎo)通都漏,直至過熱后MOS的DS完全短路。后來的振蕩不是恢復(fù)幾次,而是短路后的震蕩.

不知道你用的是什么二極管? 估計換個快點的二極管, 或兩管并聯(lián),可能就好了。另外就是驅(qū)動電路的退耦電容,如果用正負電的話,最好用兩個電容分別從正負腳接到地,接點離MOS的S腳盡可能接近。

 

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2011-08-16 09:55
@midway
大膽猜想一下:從剛開始不正常的波形來看,好像是二極管偶爾會恢復(fù)不及/漏電,所以這時會看到輸出電壓突降,而功率管和二極管這時都承受了巨大的電流,所以兩者都有二三十伏的壓降。跟著就是兩者發(fā)熱,二極管漏更多,變成每次導(dǎo)通都漏,直至過熱后MOS的DS完全短路。后來的振蕩不是恢復(fù)幾次,而是短路后的震蕩.不知道你用的是什么二極管?估計換個快點的二極管,或兩管并聯(lián),可能就好了。另外就是驅(qū)動電路的退耦電容,如果用正負電的話,最好用兩個電容分別從正負腳接到地,接點離MOS的S腳盡可能接近。 

你說的很在理。因為我的電壓不高,電流希望做的比較大,想做成同步整流。所以現(xiàn)在用的續(xù)流二極管是和主開關(guān)管一樣的mos,irfp4568pbf,150V,170A,目前暫時利用其體二極管工作,手冊上其反向恢復(fù)時間是100ns多點。不知道這個會不會導(dǎo)致上述現(xiàn)象?ps:按照這個原因來解釋,確實對波形能夠解釋的通,但是不知道這個現(xiàn)象為什么在輕載的時候不會出現(xiàn),在重載的時候就這么嚴(yán)重的表現(xiàn)出來了,從波形上看,有時甚至在導(dǎo)通達到us以上。

“另外就是驅(qū)動電路的退耦電容,如果用正負電的話,最好用兩個電容分別從正負腳接到地,接點離MOS的S腳盡可能接近?!?/p>

這個我已經(jīng)做了,電路圖上沒來得及畫上。另外Vgs波形我是直接從mos引腳上測的,所以這個波形應(yīng)該是準(zhǔn)確的

 

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2011-08-16 10:17
電感飽和了,換個大點的磁材或者重新設(shè)計一個。
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2011-08-16 10:34
@qinzutaim
電感飽和了,換個大點的磁材或者重新設(shè)計一個。
這個應(yīng)該不是,從波形圖上可以看到,是電路先不正常一段時間后,電流持續(xù)增大,最后電感才在100A左右出現(xiàn)的飽和。我現(xiàn)在用的電感標(biāo)稱電流是100A
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midway
LV.3
12
2011-08-16 10:39
@fangchenplus
你說的很在理。因為我的電壓不高,電流希望做的比較大,想做成同步整流。所以現(xiàn)在用的續(xù)流二極管是和主開關(guān)管一樣的mos,irfp4568pbf,150V,170A,目前暫時利用其體二極管工作,手冊上其反向恢復(fù)時間是100ns多點。不知道這個會不會導(dǎo)致上述現(xiàn)象?ps:按照這個原因來解釋,確實對波形能夠解釋的通,但是不知道這個現(xiàn)象為什么在輕載的時候不會出現(xiàn),在重載的時候就這么嚴(yán)重的表現(xiàn)出來了,從波形上看,有時甚至在導(dǎo)通達到us以上。“另外就是驅(qū)動電路的退耦電容,如果用正負電的話,最好用兩個電容分別從正負腳接到地,接點離MOS的S腳盡可能接近。”這個我已經(jīng)做了,電路圖上沒來得及畫上。另外Vgs波形我是直接從mos引腳上測的,所以這個波形應(yīng)該是準(zhǔn)確的 
MOS的寄生二極管相對性能要差一些,你可以先并聯(lián)個真正的肖特基二極管試試。 另要確保續(xù)流MOS的G,S不用時連在一起。 二極管的反向恢復(fù)跟負載有關(guān),電流越大越嚴(yán)重,但是否完全是這個原因也不確定,只能一步一步試了。
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2011-08-16 11:08
@midway
MOS的寄生二極管相對性能要差一些,你可以先并聯(lián)個真正的肖特基二極管試試。另要確保續(xù)流MOS的G,S不用時連在一起。二極管的反向恢復(fù)跟負載有關(guān),電流越大越嚴(yán)重,但是否完全是這個原因也不確定,只能一步一步試了。

唉,剛并了一個肖特基作為續(xù)流二極管,還是毫不含糊的上電就把開關(guān)管炸了。續(xù)流mos的gs波形沒來得及看,動手太快了,不過從我的電路上看,這時應(yīng)該是-5V關(guān)斷上管的,不然輕載的時候也不會正常工作了,除非這時候突然干擾加的很大,導(dǎo)致誤導(dǎo)通,不過感覺不像啊,我再觀察一下。

 

現(xiàn)在很悲慘的每想看一個波形就要炸一次管子

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midway
LV.3
14
2011-08-16 11:56
@fangchenplus
唉,剛并了一個肖特基作為續(xù)流二極管,還是毫不含糊的上電就把開關(guān)管炸了。續(xù)流mos的gs波形沒來得及看,動手太快了,不過從我的電路上看,這時應(yīng)該是-5V關(guān)斷上管的,不然輕載的時候也不會正常工作了,除非這時候突然干擾加的很大,導(dǎo)致誤導(dǎo)通,不過感覺不像啊,我再觀察一下。 現(xiàn)在很悲慘的每想看一個波形就要炸一次管子

你上管用隔離另外一路隔離電源供電還是自舉?

先把問題簡化,干脆把上管拿掉,只用肖特基試試,先保證其他東西都能工作。

還可以先輕載上電, 然后負載一點一點加上去,看看是不是也會炸。

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ZZZYL
LV.3
15
2011-08-16 11:56
@fangchenplus
這個應(yīng)該不是,從波形圖上可以看到,是電路先不正常一段時間后,電流持續(xù)增大,最后電感才在100A左右出現(xiàn)的飽和。我現(xiàn)在用的電感標(biāo)稱電流是100A
電感飽和的可能性很大,剛開始時,電感的溫度低,工作一段時間后溫度髙導(dǎo)至飽和磁通密度低,所以飽和。
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2011-08-16 11:58
@midway
MOS的寄生二極管相對性能要差一些,你可以先并聯(lián)個真正的肖特基二極管試試。另要確保續(xù)流MOS的G,S不用時連在一起。二極管的反向恢復(fù)跟負載有關(guān),電流越大越嚴(yán)重,但是否完全是這個原因也不確定,只能一步一步試了。

上管驅(qū)動波形我觀察了一下,應(yīng)該沒有誤導(dǎo)通的,其電壓在-5V附近很小范圍波動,如下圖黃色曲線。紅色是上管電壓波形,綠色電感電流,其有小尖峰是參考地波動的緣故,應(yīng)該不是問題

 

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midway
LV.3
17
2011-08-16 12:08
@fangchenplus
上管驅(qū)動波形我觀察了一下,應(yīng)該沒有誤導(dǎo)通的,其電壓在-5V附近很小范圍波動,如下圖黃色曲線。紅色是上管電壓波形,綠色電感電流,其有小尖峰是參考地波動的緣故,應(yīng)該不是問題[圖片] 

按這個來看的確不應(yīng)該誤通,但也可以先不接驅(qū)動把上管GS短路,完全排除大電流時受干擾誤通的可能。

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2011-08-16 12:52
@ZZZYL
電感飽和的可能性很大,剛開始時,電感的溫度低,工作一段時間后溫度髙導(dǎo)至飽和磁通密度低,所以飽和。

這個我倒是沒有考慮到,但是有兩個信息:第一,我這個電感曾經(jīng)在同頻率的buck電路里用過,短時間工作在80A沒有飽和。波形如下。第二,從波形圖上看,才工作不到30ms就燒mos了,這么快應(yīng)該不至于溫度很高吧。

另外從波形圖上看,電流大范圍波動的時候在開關(guān)周期還是呈現(xiàn)三角波的形狀,直至最后飽和,電流突然劇增

  

  

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2011-08-16 13:28
@midway
你上管用隔離另外一路隔離電源供電還是自舉?先把問題簡化,干脆把上管拿掉,只用肖特基試試,先保證其他東西都能工作。還可以先輕載上電,然后負載一點一點加上去,看看是不是也會炸。

多謝幫忙:)

上管是隔離電源的供電,沒有用自舉。

現(xiàn)在上管并了肖特基沒有變好,下來只能試試把mos也去掉了,不過覺得不太像。

我的負載現(xiàn)在使用電阻絲模擬的,不能連續(xù)上電的時候連續(xù)調(diào),不過取值我現(xiàn)在都是比較緩慢的變化?,F(xiàn)在實驗的結(jié)果是當(dāng)負載較輕,電感電流小于10A,還沒有炸過。當(dāng)負載電流變大,上電之后就會立即炸管了。

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samelike
LV.2
20
2011-08-17 10:01
@fangchenplus
這個我倒是沒有考慮到,但是有兩個信息:第一,我這個電感曾經(jīng)在同頻率的buck電路里用過,短時間工作在80A沒有飽和。波形如下。第二,從波形圖上看,才工作不到30ms就燒mos了,這么快應(yīng)該不至于溫度很高吧。另外從波形圖上看,電流大范圍波動的時候在開關(guān)周期還是呈現(xiàn)三角波的形狀,直至最后飽和,電流突然劇增 [圖片]   

 

應(yīng)該是電源振蕩燒MOS,可能反饋沒做好,或探頭引起。

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2011-08-17 10:19
@samelike
[圖片] 應(yīng)該是電源振蕩燒MOS,可能反饋沒做好,或探頭引起。
想問一下樓主,你這是實踐電路測試的還是仿真
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midway
LV.3
22
2011-08-17 12:27
@fangchenplus
多謝幫忙:)上管是隔離電源的供電,沒有用自舉?,F(xiàn)在上管并了肖特基沒有變好,下來只能試試把mos也去掉了,不過覺得不太像。我的負載現(xiàn)在使用電阻絲模擬的,不能連續(xù)上電的時候連續(xù)調(diào),不過取值我現(xiàn)在都是比較緩慢的變化?,F(xiàn)在實驗的結(jié)果是當(dāng)負載較輕,電感電流小于10A,還沒有炸過。當(dāng)負載電流變大,上電之后就會立即炸管了。
其實boost上管不誤通的話挺難炸的, 我還本科的時候搞一千瓦的PFC, 續(xù)流用ultrafast, 用面包板亂搭,基本是不接錯線從不炸管的,所以你這情況還真不多見。
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2011-08-17 23:21
@思睿電子
想問一下樓主,你這是實踐電路測試的還是仿真
是實測的
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2011-08-17 23:36
@midway
其實boost上管不誤通的話挺難炸的,我還本科的時候搞一千瓦的PFC,續(xù)流用ultrafast,用面包板亂搭,基本是不接錯線從不炸管的,所以你這情況還真不多見。

多謝。經(jīng)過兩天仔細查,確定是上管有時會誤導(dǎo)通,干擾應(yīng)該是控制回路以及驅(qū)動信號傳輸?shù)臅r候引入的。現(xiàn)在上管短接gs,電流能夠達到50A(當(dāng)然只工作很短的幾秒鐘),算來功率有36×50=1.8kw。其實上管的發(fā)熱相比下管好很多,現(xiàn)在的問題是散熱,下管的電流再大就會熱擊穿了。不知道你有什么高見?

估計一下在100k的頻率下,設(shè)開關(guān)是電流電壓的變化時間100n,72V輸出,70A電流,如果開通關(guān)斷都硬開關(guān)的話,估計下管光開關(guān)損耗就要72V×70A×100ns×100kHz×2=100W。

這還沒算導(dǎo)通損耗以及震蕩的損耗。上管的壓力倒是小很多。

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2011-08-17 23:59
@midway
其實boost上管不誤通的話挺難炸的,我還本科的時候搞一千瓦的PFC,續(xù)流用ultrafast,用面包板亂搭,基本是不接錯線從不炸管的,所以你這情況還真不多見。

另外,本來是想通過看Id看看開關(guān)過程的,可是由于電流比較大,如果d極多引幾厘米的導(dǎo)線給電流探頭看,增大的電感好像會對電路的運行有較大的影響。有其他辦法看開關(guān)電流波形嗎?

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amonson
LV.8
26
2011-08-18 00:29
@fangchenplus
是實測的

1. 驅(qū)動能力不夠,驅(qū)動電阻減小一點

2.反饋環(huán)路很可能有問題,檢查參數(shù)和布線

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midway
LV.3
27
2011-08-18 01:29
@fangchenplus
另外,本來是想通過看Id看看開關(guān)過程的,可是由于電流比較大,如果d極多引幾厘米的導(dǎo)線給電流探頭看,增大的電感好像會對電路的運行有較大的影響。有其他辦法看開關(guān)電流波形嗎?

果然是上管誤通了,不過找到問題所在還是可喜可賀。

其實如果要連續(xù)輸出1.8kW, 就算有95%的效率還是要散熱90W, 所以風(fēng)扇散熱片啥的是省不了了。 至于下管發(fā)熱問題,一般無非是幾種辦法: 多管并聯(lián),改多相交錯并聯(lián),降開關(guān)頻率,至于選哪種就看你的條件限制了。

如果想看ID電流,可以串個貼片電流感應(yīng)電阻(1豪歐左右)試試。

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