Warum stirbt der MOSFET-Treiber in dieser Schaltung?

Madmanguruman und David Tweed sind hier wohl auf dem richtigen Weg.

Hier ist ein Szenario:

Wenn die Schaltung startet, ist der Synchron-FET (T2) eingeschaltet. Dies muss so sein, da es keine Vorspannung für den High-Side-Treiber für T1 außer durch T2 gibt. Also senkt T2 Strom von der Batterie durch die Induktivität. Dann schaltet sich schließlich T2 aus. Es spielt keine Rolle, ob T1 einschaltet oder nicht, der Induktor leitet Strom zurück durch T1 (oder seine Body-Diode). Irgendwo muss der Strom hin. SMPS sind 1-Quadranten-Geräte (fast immer), also sinkt der Laptop-Versorgung nichts. Der Strom kann nur in C5 und Vcc des IR2104 fließen, der eine maximale Versorgungsspannung von 25 V hat. Boom.

Ein offensichtlicher Unterschied zwischen einer ohmschen Last und einer Batterie besteht darin, dass die ohmsche Last beim Start Null ist und die Batterie offensichtlich nicht - sie ist schließlich eine Quelle. Dies wird als "vorgeladene Last" bezeichnet und kann ohne irgendeine Form von aktiver oder passiver ODER-Verknüpfungssteuerung chaotisch sein.

Sie haben keine Isolierung zwischen Ihrem synchronen Buck und der Batterie. Wenn Ihr PWM also einen niedrigen Arbeitszyklus befiehlt, ist Ihr "T2" (es sollte wirklich Q2 oder U2 sein, da T im Allgemeinen für Transformatoren verwendet wird) mit a eingeschaltet breiter Arbeitszyklus und Senkenstrom durch die Induktivität. Ihr synchroner Buck kann anfangen, sich wie ein synchroner Boost zu verhalten oder sogar die Batterie zu sättigen und kurzzuschließen. Wie "Some Hardware Guy" feststellte, sehen Sie möglicherweise einige interessante Dinge an Pin 6, wenn die Batterie angeschlossen ist.

Außerdem gibt es einige intelligente Buck-Controller, die den Abfall des Low-Side-Schalters erkennen und die Dinge abschalten können, wenn starker Strom erkannt wird. Der IR2104 ist ein High-Side-/Low-Side-Halbbrückentreiber, mit dem man sicher einen Bock treiben kann, aber er ist nicht die beste Wahl.

Probieren Sie eine große Diode zwischen Ihrem Buck und der Batterie aus und sehen Sie, ob sich das Verhalten ändert.

Der Anwendungshinweis AN-978 enthält einige Hinweise zur Dimensionierung des Bootstrap-Kondensators C3, die relevant sein können. Die Beispiele verwenden einen erheblich größeren Wert als 0,1uf

Sie sollten den Vcc-Pin des IR2104 nicht direkt mit der Hochspannungsseite des Ausgangskreises verbinden. Dieser Pin bestimmt unter anderem die Ansteuerspannung, die an den Leistungs-FETs anliegt – direkt für die Low-Side und über die Ladungspumpe für die High-Side. (Siehe das Funktionsblockdiagramm auf Seite 4 des Datenblatts .) Während Ihre Laptop-Versorgung die maximale Spannungsspezifikation technisch nicht verletzt. Bei diesem Pin frage ich mich, ob Spitzen, die dies tun, über den High-Side-Transistor (oder seine Body-Diode) von der Induktivität zurückgeführt werden.

Ich würde empfehlen, Vcc zu diesem Chip auf nicht mehr als +15 V oder so zu regulieren.

Warum haben Sie keine Widerstände an Ihren MOSFET-Gates? Probier mal 22 Ohm. Die Gates klingeln bei ziemlich hohen Frequenzen und ziemlich hohen Spannungen, was ohne die Widerstände eine ziemliche Menge an HF-Interferenzen und MOSFET-Wärme erzeugt. Die Klingelspitzen können bis zum Doppelten der Versorgungsspannung betragen, was wahrscheinlich einige maximale Datenblattwerte überschreitet.

Es gibt einen Zustand, der in CMOS-Logikgattern auftritt, wo eine Spitze am Ausgang, die über die Vcc-Spannung geht, dazu führen kann, dass der obere MOSFET hängen bleibt. Ich habe den Namen vergessen, aber wenn das passiert, würde es genau erklären, was hier passiert.