Điều gì gây ra các đột biến hoặc dao động trong bộ chuyển đổi Buck-Boost của tôi?


11

Hiện tại, tôi có một vấn đề về bộ chuyển đổi Buck-Boost. Sơ đồ bộ chuyển đổi Buck-Boost của tôi có thể được nhìn thấy như dưới đây:

Sơ đồ bộ chuyển đổi Buck-Boost của tôi

Tôi đã sử dụng các bộ chuyển đổi Hiệu ứng Hall, LV25-P và LA25-NP, để đo điện áp đầu vào và dòng điện đầu vào cho Buck-Boost. Sau đó, tín hiệu được đo bởi các bộ chuyển đổi và gửi đến mạch điều kiện tín hiệu (bên phải của hình này). Đối với mạch điều kiện tín hiệu, tôi đã sử dụng LM58 để tạo ra các tín hiệu điện áp. Cuối cùng, tín hiệu được gửi đến ADC.

IGBT mà tôi đã sử dụng là IRG4PH50U. Trình điều khiển là TLP250. Nhà cung cấp điện cho TLP250 là + 15V và mặt bằng của nó được gọi là "Trung". Tần số chuyển đổi là 20KHz.

Tôi đã sử dụng trình giả lập PV, Chroma ATE-62050H-600S, làm nguồn đầu vào cho Buck-Boost. Đầu ra được kết nối với điện trở ở mức 20 Omh. Tôi duy trì chu kỳ thuế của IGBT ở mức 49%. Các kết quả được hiển thị như dưới đây:

trong đó kênh 1 đề cập đến số ít tại cổng "LA", nằm ở phía trước của mạch điều kiện tín hiệu. kênh 2 đề cập đến số ít ở cổng "1", nằm ở cuối mạch điều kiện tín hiệu với bộ lọc thông thấp LC. Kênh 3 là dòng đầu vào I đo bằng đầu dò dao động hiện tại.

Kết quả không tốt lắm. Tôi thực sự muốn loại bỏ những gai này. Gần đây, tôi đọc một số tài liệu về độ nảy mặt đất, chẳng hạn như Điều gì gây ra dao động lớn trong bộ chuyển đổi tăng tốc DC / DC của tôi? Là mặt đất này bị trả lại hoặc một số hiệu ứng khác? Tôi cho rằng đó là do bị trả lại mặt đất. Tuy nhiên, tôi không làm thế nào để giải quyết nó.

Bất kỳ trợ giúp sẽ được rất đánh giá cao.


Xin chào, @BruceAbbott. Vâng, tôi có 3 căn cứ.

Một nền tảng có liên quan đến đầu dò và LM58, và tôi đã đánh dấu nó là "tam giác". Căn cứ thứ hai liên quan đến trình điều khiển, TLP250, tôi đã đánh dấu là "D_GND". Cái thứ ba là nền tảng cho Buck-Boost, tôi đã đánh dấu là "GND". Tôi đã sử dụng 0 điện trở Omh để kết nối chúng lại với nhau, như bạn có thể thấy ở phần bên phải của hình. Khi tôi đo các tín hiệu trong kênh 1 và kênh 2, mặt đất mà tôi kết nối là P6.

Theo yêu cầu cho @PlasmaHH, tôi đã thêm nguyên mẫu và bố cục PCB.

Nguyên mẫu Giao diện PCB


Gần đây, tôi đã thử giải pháp từ @PlasmaHH và kết quả được hiển thị như sau:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Kênh 3 là dòng đầu vào I đo bằng đầu dò dao động hiện tại. Kênh 1 và kênh 2 đề cập đến cùng một cổng, cổng "1". Tuy nhiên, kênh 1 đã sử dụng ăng-ten mặt đất, trong khi kênh 2 thì không. Chúng ta có thể thấy rằng một số gợn sóng đã giảm, nhưng không phải tất cả chúng.

Tôi cũng đã thử mạch Boost, đây là công việc trước đây của tôi. Các kết quả được hiển thị như dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

trong đó kênh 1 sử dụng ăng ten mặt đất, trong khi kênh 2 thì không. Từ hình này, chúng ta có thể thấy rằng tất cả các gợn sóng đã giảm.

Từ các cuộc thảo luận ở trên, tôi nghĩ rằng @PlasmaHH là đúng, nhưng không phải là toàn bộ. @carloc và @ Warrioraxe đã cung cấp một số giải pháp và tôi nghĩ họ có thể wokr. Tôi đã đọc airticle của Jeff Barrow, http://www.analog.com/l Library / ananddogueogue / archives / 41-06 /ground_bounce.html . Tôi nghĩ rằng sự phục hồi mặt đất là thủ phạm. Tôi đã thực hiện một số động tác cho Buck-Boost của mình, như hình dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Những số liệu này đưa ra hai vòng lặp hiện tại khác nhau khi bật hoặc tắt công tắc. Từ hình này, có thể thấy những thay đổi của các khu vực vòng lặp hiện tại. Tôi đã đề xuất một giải pháp để thiết kế bố trí PCB, như hình dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Lý do tôi muốn sử dụng bố cục này là vì tôi thấy hướng hiện tại cho hai vòng hiện tại là như nhau. Do đó, tôi chỉ cần nghĩ cách làm lại vùng màu hồng và vùng màu xanh lá cây.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Đây là cách bố trí PCB của tôi, chưa hoàn thành. Tôi chỉ muốn biết liệu nó hoạt động.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Các đường màu hồng đề cập đến vòng lặp hiện tại khi bật công tắc và các đường màu xanh lục đề cập đến công tắc tắt. Vùng màu trắng là sự thay đổi của các vòng hiện tại.

Vì vậy, tất cả mọi người, bạn nghĩ là OK?

Mạnh mẽ như nhau, trong khi bạn, tôi đã làm một số mới thay đổi. Đầu tiên, tôi giảm kích thước của capcitor, vì tôi thấy tôi không thực sự cần cái lớn đó. Sau đó, tôi giảm dấu vết giữa GND và Cout. Điều này có hiệu quả để giảm các điện cảm đi lạc "không?

nhập mô tả hình ảnh ở đây


Xin chào, tôi vừa cập nhật bố trí PCB của tôi. Bạn có thể giúp tôi kiểm tra nó?

nhập mô tả hình ảnh ở đây


Tôi đã thực hiện một số thay đổi:

  1. Tạo IGBT và diode trong một tản nhiệt để sử dụng lại khu vực vòng lặp.
  2. Tạo một số thành phần ở phía dưới, nhưng tôi thực sự không biết liệu nó có ổn không.
  3. Nối các căn cứ lại với nhau, như các vòng tròn màu trắng tôi đã đánh dấu trong hình.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tôi không biết cách đo ESR cho mũ. Nhưng tôi đã kiểm tra một số ducument về nó. Nó nói rằng:

"Giới hạn đầu vào là 100V 470uF. ESR của nó là 0,06 Ohm. Giới hạn đầu ra là 250V 47uF. ESR là 0,6 Ohm."


Gần đây, tôi đã tạo ra bảng mạch PCB mới, như shonw dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây nhập mô tả hình ảnh ở đây

Kết quả là tốt như hình dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Spike cho dòng điện đầu vào nhỏ hơn. Tuy nhiên, tôi không chắc liệu tôi có thể cải thiện thêm nữa không.

Nhân tiện, tôi cũng đã kiểm tra dòng điện và điện áp đầu ra, như hình dưới đây:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tại sao đầu ra dạng sóng rất kỳ lạ? Làm thế nào để cải thiện điều này? Xin hãy giúp tôi để xem nó.


Bạn dường như có 3 căn cứ riêng biệt. Làm thế nào chúng được kết nối với nhau về thể chất? Điểm nào là phạm vi kết nối với? Hiển thị bố cục của bạn.
Bruce Abbott

Cũng hiển thị cách bạn kết nối các đầu dò (tức là nếu bạn đã sử dụng ăng-ten mặt đất hoặc kết nối có độ tự cảm thấp thích hợp)
PlasmaHH

1
@Lecio: vâng, dây đó khá ít ăng ten. Sử dụng tệp đính kèm lò xo điện cảm thấp cho đầu dò của bạn và Google về độ tự cảm và đầu dò của gnd
PlasmaHH

2
Ngoài ra bố trí pcb không giúp đỡ. Hai vòng lặp được mô tả ở đây liên kết mang dòng chuyển mạch cao, nhanh. Họ giới thiệu khá nhiều điện cảm đi lạc mà sau đó dễ bị dao động với mũ đi lạc. Nhưng, thậm chí tệ nhất, chúng sẽ gây ra tiếng ồn ở bất cứ đâu trong các mạch gần đó. Những kết nối đó chỉ nên được thực hiện với các khu vực đồng nặng, luôn cố gắng đi và trả lại các đường dẫn trên mỗi lớp khác trên hai lớp.
carloc

1
[1] Với các mạch chuyển mạch, lớn hơn không nhất thiết phải tốt hơn vì điện dung và các yếu tố ký sinh cao hơn. Hãy thử sử dụng MOSFET và diode đầu ra có xếp hạng điện áp phù hợp hơn (không phải 1200V). [2] Mũ điện phân có ESR cao, hãy thử thêm một số nắp gốm có phạm vi vài uF song song với Cout và Cin. [3] Thử vá trực tiếp trong một dây dày từ pin Cout + trực tiếp đến pin cuộn cảm, làm giảm các khu vực vòng lặp hiện tại.
rioraxe

Câu trả lời:


1

Trước hết, bạn nên chắc chắn rằng bạn đo chính xác. Đầu dò của bạn có hiệu ứng ăng ten mặt đất, bạn có thể đọc ghi chú ứng dụng " Đo độ gợn đầu ra và chuyển đổi chuyển đổi trong bộ điều chỉnh chuyển mạch " để biết thêm chi tiết.

Thứ hai, điốt cực nhanh trr <= 30ns sẽ giúp vấn đề tăng đột biến của bạn. Để tìm các tụ điện ESR thấp, bạn cũng có thể chọn các tụ điện gợn sóng cao / nhiệt độ cao; ví dụ tụ 105 ° C có thể giúp bạn giải quyết vấn đề. PCB của bạn cũng có vẻ như có vấn đề về điện dung ký sinh. Bạn có thể điền vào mặt phẳng Gnd dưới cùng của công tắc, nó làm giảm điện dung ký sinh.


0

Spike của bạn dường như bắt đầu khi bật IGBT. Trong thiết lập của bạn, dòng điện dẫn của nó khá cao khi bật. Bộ chuyển đổi hầu hết được thiết lập theo cách này để tôi nói rằng điều này là sai. cần một diode nhanh như m derecik đã nói. Ngoài ra, bạn phải làm chậm việc bật cổng IGBT bằng bất kỳ phương tiện nào. Điện trở cổng thường thấy rất dễ hiểu và thử. Bỏ qua điện trở cổng thử nghiệm với một diode nhỏ nhanh để tắt IGBT không bị chậm. Điều này sẽ đốt cháy thêm một số năng lượng nhưng với 20KHz bạn đã chọn, nó có thể hoạt động được. Điện trở cổng phụ thuộc vào cách bố trí PCB của bạn. điện trở cổng ít hơn cần thiết để đưa gai đến mức chấp nhận được. Bạn có thể bắt đầu với điện trở 47 ohm với diode BAV21 song song.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.