Spannungsspitzen in der MOSFET-H-Brücke

Als Teil meiner Bemühungen, einen reinen Sinus-Wechselrichter zu bauen, habe ich die folgende MOSFET-H-Brücke hergestellt. Dieser wurde über einen LC-Filter mit einer Last verbunden, wo PWM-Signale wie im Diagramm unten ausgegeben werden. Die PWM-Frequenz beträgt 16 kHz, wobei Q1 und Q3 bei 50 Hz schalten.

PWM-Signale für Q1, Q2, Q3, Q4

Beim Testen nach einigen Minuten Betrieb flog die Sicherung durch, Q1 und Q2 fielen aus und schlossen Drain & Source kurz.

Zum Debuggen habe ich den Filter entfernt, direkt eine ohmsche Last angeschlossen und die Versorgungsspannung auf 170V reduziert.

Schaltung nach dem Umbau

Ich habe die Gate-Signale einzelner MOSFETs überprüft. das scheint in Ordnung zu sein. Ich habe jedoch die folgende Wellenform für Vds von Q2 erhalten. Es gibt wenige Spitzen, die bis zu 380 V erreichen, wenn die Versorgungsspannung 170 V beträgt. Ich vermute, dass diese Spitzen bei einer Versorgungsspannung von 325 V viel größer sind und die MOSFETs beschädigen.

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Was ist der Grund für diese Spitzen?

Können sie durch einen RC-Snubber minimiert werden?

Wenn ja, wie kann ich Werte für R & C berechnen?

Jede Hilfe wird sehr geschätzt. Vielen Dank im Voraus.

Aktualisieren

Beim weiteren Zoomen stellte ich fest, dass die Spitzen auftreten, wenn der gegenüberliegende MOSFET eingeschaltet wird. Es folgen die Vds von Q2 (Gelb) und die Vds von Q4 (Cyan). Ich habe die Versorgungsspannung weiter auf 90 V reduziert.

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Hat nichts mit den Spikes zu tun - haben Sie einen Disoverlap-Mechanismus?
Sie können die Induktivität minimieren, indem Sie den Bereich des Schleifenstroms paarweise schalten. V=LdI/dt, dann wenden Sie 100R+10nF-Kappe in Reihe an
@VladimirCravero Nein. Aber ich habe eine beträchtliche Totzeit hinzugefügt und noch keine Überlappung beim Umschalten von Signalen beobachtet.
@TonyStewart.EEsince'75 Tut mir leid, ich bin dir nicht gefolgt.

Antworten (3)

Es gibt drei Hauptursachen für das, was Sie sehen, welche oder welche Kombination von den Besonderheiten Ihres Setups abhängt

Sondenaufnahme

Es besteht die Möglichkeit, dass diese Spikes nicht echt sind und Artefakte davon sind, wie Sie sondieren. Wenn Sie eine x10- oder x100-Sonde verwenden, ist der Clip auf ERDE referenziert. Wenn Sie dies mit der SOURCE des unteren FET verbinden, ist dies nicht die gleiche ERDE wie das Oszilloskop und daher gibt es einen gewissen Sprung.

Nicht dieselbe ERDE? aber die Schaltung zeigt an, dass die QUELLE von Q2, Q4 ERDE ist. In der Praxis sind sie nicht einfach auf Streuinduktivität zurückzuführen - nicht alle Erden sind gleich.

Es könnte aufgrund einer Schleife, die Sie am Messpunkt erstellt haben, ansprechen.

Schlechtes Powercore-Layout

Unten sehen Sie, was Ihrer Meinung nach Ihr Layout ist (ich habe den DCLink-Kondensator hinzugefügt, weil ich wirklich hoffe, dass Sie einen haben ...)

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In der Praxis sieht es etwas anders aus

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Beim physikalischen Aufbau Ihrer H-Brücke haben Sie sich möglicherweise für eine bequeme Platzierung der Eignung des Flusses entschieden. Die Streuinduktivität in ROT sind einige, die Schaltüberschwinger verstärken, wenn Sie den Strom kommutieren.

Gatedrive- und Gerätespezifikationen

Abhängig von den Besonderheiten Ihres Gate-Treibers treiben Sie die MOSFETs möglicherweise zu stark an (Gate-Widerstand zu niedrig), das Layout ist schlecht, sodass der Treiber das Gerät nicht ausschalten kann.

Spannungsüberschwingen ist ein erwartetes Nebenprodukt der erzwungenen Kommutierung

Schließlich ... wird es immer ein gewisses Spannungsüberschwingen geben, da das Vorhandensein einer Streuinduktivität wie es immer einen Rückstrom gibt. Verbesserungen im Layout können dies verbessern, die Verlangsamung der Schaltzeiten kann es ebenfalls verbessern, oder wenn es wirklich nicht reduziert werden kann ... kann eine Snubber-Schaltung hinzugefügt werden, um die zusätzliche Energie zu zerstreuen

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Warum hast du die Kontrolle verloren...

Beim Testen nach einigen Minuten Betrieb flog die Sicherung durch, Q1 und Q2 fielen aus und schlossen Drain & Source kurz.

Das kann mit den beobachteten Überschwingern zusammenhängen oder nicht, ABER Aspekte Ihrer Steuerung könnten auch dazu beitragen: Totzeit, minimale Impulsbreite usw.

Ich habe eine Differentialsonde verwendet und diese Verbindungen so kurz wie möglich gehalten. Kann es also immer noch eine Sondenaufnahme geben? Ich habe Zwischenkreiskappen. Ich verwende isolierte Stromversorgungsmodule, um die MOSFETs über TLP250-Optokoppler zu schalten. Was Sie meinen, wenn Sie einen MOSFET zu stark ansteuern, ist mir unklar.
Ich habe auch überlegt, einen Dämpfer einzubauen. Aber meine Berechnungen waren weit daneben. Können Sie erklären, wie ich diese Werte berechnen kann? Alles, was ich online gefunden habe, bezieht sich auf die Minimierung des Klingelns. Danke, dass du mir geholfen hast.
Overshoot klingelt nur. Im Wesentlichen wollen wir ein Überschwingen von Voltsekunden vom Schaltgerät zum RC-Snubber verschieben.
Hallo JonRB Wie ich aktualisiert habe, wenn Q2 umschaltet, sind seine Wellenformen fast perfekt, die Spitzen erscheinen über Q4, das sich für den gesamten Zeitraum im AUS-Zustand befindet. Ich denke, es liegt an der Streuinduktivität, die Sie erwähnt haben. aber kann ich dafür trotzdem einen RC-Snubber verwenden?

Ich würde einen Entkopplungskondensator nach der Sicherung platzieren, da einige Sicherungen eine hohe Induktivität haben können. Ich würde auch schnell wirkende Schottky-Dioden über die Fets legen, um sie zu schützen.

Schottky-Dioden? MOSFETs haben Body-Dioden. Sollte ich mehr ExternalY hinzufügen?
Ja, Sie sollten mehr externe hinzufügen. Der Grund dafür ist, dass die Body-Diode der meisten Mosfets keine sehr gute Diode ist. Wenn Sie wissen, dass Sie Transienten haben, die zur Versorgung geklemmt werden sollten, ist es besser, externe Dioden über die Fets zu verwenden.
Die Schottky sind auch schneller und helfen auch beim Spreizen der Zonen, in denen Energie abgeführt wird.

Die Antwort war einfach, aber es brauchte 6 ausgebrannte Mosfets, um es herauszufinden. Das Problem war mit dem Bulk-Kondensator. Es wurde anfangs etwas zu weit von der H-Brücke entfernt platziert. Wenn Sie es in die Nähe bringen, direkt neben der Brücke und dem Filterkondensator, scheint das Problem gelöst zu sein. Vielen Dank an alle für Ihren Beitrag.

Spannungsspitzen in der MOSFET-H-Brücke
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