Probleme beim Dämpfen von HF-Rauschen am Sperrwandlertransistor

Ich arbeite am Design eines Sperrwandlers basierend auf der Kondensatorladeschaltung LT3751. Mein Design ähnelt dem Beispiel für das 42-A-Kapazitätsladegerät auf S. 25 des LT3751-Datenblatts. In meinem Fall läuft die Schaltung mit 12 V und erhöht den Ausgang auf 430 V, aber ich habe einige große Rauschprobleme mit dem MOSFET, der die Primärwicklung des Transformators ansteuert. Der Flyback versorgt einige andere Hochspannungsschaltkreise mit Strom, und das Rauschen des FET während des Abschaltens strahlt in die anderen Teile des Designs, sowohl über die Strom- und Masseleitungen als auch über die Luft.

Mein erster Angriffsplan bestand darin, einen RC/RCD-Snubber über der Primärwicklung des Transformators hinzuzufügen, um die hochfrequenten Schwingungen am Schalter zu dämpfen. Aber aus irgendeinem Grund hatte keiner der Werte, die ich dafür berechnet habe (oder mit denen ich einfach experimentiert habe), einen wirklichen Einfluss auf die Wellenform - insbesondere die erste Hochspannungsspitze, die auf bis zu 200 V ansteigt. Ich habe Scope-Aufnahmen der Abschaltwellenform angehängt, einschließlich einer Nahaufnahme der ersten Spitze, die etwa 12 ns breit ist. Eine Herausforderung besteht darin, dass die Spitze dieser Wellenform so schmal ist und die Wellenform außerdem reich an Obertönen zu sein scheint.

Ist jemand schon einmal auf solche Probleme gestoßen oder hat eine Wellenform wie diese gesehen, die normalen RC / RCD-Snubbern zu trotzen scheint? Ich bin mir nicht sicher, was ich als nächstes versuchen soll, um dieses Rauschen zu entfernen.

Oszilloskopaufnahme mit Spannung über MOSFET-Drain und -Source mit Abschaltklingeln

Nahaufnahme der Rauschspitze

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Hier sind einige zusätzliche Informationen über die Schaltung, zusammen mit einem Schaltplan der Leistungsstufe, der den Steuereingang und die Komponentenwerte zeigt. Der Transformator war ein Standarddesign, also habe ich ihn nicht selbst gewickelt.

Schaltplan des Sperrwandlers

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Hier ist eine Kopie des Datenblatts mit Informationen zu dem von mir verwendeten Transformator:

Transformator-Datenblatt

Das ist eine 100-MHz-Wellenform ... welche Art von Kapazität befindet sich auf der Diode, die Sie verwenden? Ist es Hochgeschwindigkeit? Welche Art von parasitärer Induktivität hat der RC-, RCD-Kreis? Was sind die Packungsgrößen?
Ich habe gerade den Beitrag aktualisiert, um die Teilenummern für die Dioden anzuzeigen. Laut Datenblatt liegt die Sperrschichtkapazität je nach Vorspannung zwischen 47 und 720 pF. Beachten Sie auch, dass ich mit ein paar verschiedenen Dioden für den Snubber selbst gespielt habe, sodass die im Schaltplan aufgeführte nicht endgültig ist. Bei den Komponenten handelt es sich bei allen Komponenten (außer der Diode, der HV-Kappe und dem 68-MΩ-Widerstand) um SMT-Teile. Die Snubber-Schaltung verwendet Durchgangslochkomponenten, die auf ein winziges Perfboard gesteckt sind, das ich an die Leiterplatte gelötet habe, um verschiedene Werte zu testen.

Antworten (1)

Nach dem, was ich in Ihren Wellenformen beobachte, pendeln Sie sich beim Ausschalten des Transistors auf eine Spitzenspannung von etwa 60 Volt ein, und dies ist einfach nicht richtig für ein Flyback-Design, das mit 12 Volt betrieben wird, da die sichtbare Spitzenspannung (ohne Berücksichtigung der anfänglichen Störungen) fällig wird zur Streuinduktivität) sollte ungefähr 24 Volt betragen, dh ungefähr doppelte 12 Volt.

Da Sie ungefähr 60 Volt sehen, sagt mir dies, dass Ihr Transformator das falsche Windungsverhältnis hat, um der Last auf der Sekundärseite zu entsprechen. Oder anders ausgedrückt, ich denke, Sie rutschen aufgrund der geringen Last in den CCM-Modus (Continuous Conduction Mode).

Der Glitch zu Beginn der 2. Hälfte des Schaltzyklus könnte aufgrund des von mir angesprochenen Transformatorproblems so groß sein. Um dies weiter zu lösen, müssen Sie Ihren genauen Schaltplan mit den genauen Werten, der Betriebsfrequenz und dem Transformatordesign veröffentlichen.

Abschnitt hinzugefügt

Der Transformator ist ein 10:1-Aufwärtswandler, der eine Ausgangsspannung von 430 Volt erzeugt, was bedeutet, dass der Rücklauf an der Primärseite 12 Volt + 43 Volt = 55 Volt beträgt. OK, Sie sehen 60 Volt, also ist es nicht zu weit weg. Sie erzeugen wahrscheinlich etwas mehr als 430 Volt.

Die Streuinduktivität beträgt 300 nH und das gibt Ihnen den großen Impuls zu Beginn der 2. Hälfte des Schaltzyklus. Ich würde eine Zenerdiode empfehlen, die an die positive Versorgung angeschlossen ist, um dies abzufangen, aber Sie müssen die Nennleistung ausreichen UND Sie müssen angeben, welche maximale Ausgangsspannung Sie voraussichtlich erzeugen werden, denn wenn sie 850 Volt beträgt (gemäß Ihrem bearbeiteten Schaltplan), Die natürliche Rücklaufspannung beträgt 97 Volt, und Sie können nichts dagegen tun, sodass Sie möglicherweise eine Zenerklemmung bei 100 Volt über 12 Volt in Betracht ziehen.

Wie auch immer, mit 169 pF Ausgangskapazität im ausgeschalteten Zustand und 300 nH Streuinduktivität erhalten Sie ein etwas verzerrtes Klingeln bei einer Frequenz von 22 MHz, und dies sieht nicht wie eine Million Meilen von dem entfernt aus, was Sie sehen.

Vielen Dank für Ihre Antwort, ich habe gerade einige zusätzliche Informationen gepostet, einschließlich des Schaltplans für die Leistungsstufe.
Trafo-Design bitte oder einen Link zum Datenblatt.
Ich habe gerade das Datenblatt für den Transformator hinzugefügt. Bitte lassen Sie mich wissen, wenn ich noch etwas liefern kann
Vielen Dank für Ihre aufschlussreiche Antwort. Ich habe mich eigentlich gefragt, warum die Spannung beim Ausschalten auf 60 V angestiegen ist, aber die rückgekoppelte Spannung von der Sekundärseite nicht berücksichtigt. Auch der Zener-Vorschlag ist ein guter Punkt. Vielen Dank für den Hinweis auf die minimale Ausgangsspannung, die erforderlich ist, um die Spitzen zu dämpfen, ohne die Ausgangsspannung zu beeinträchtigen. Ich werde auch einige Experimente in diese Richtung machen.