Der Umgang mit den Spannungsspitzen gleicht eher der Beseitigung der Symptome als der Beseitigung der Ursachen. Der große Einschaltstrom scheint Ihr Problem zu sein. Parasitäre und Streuinduktivitäten in Ihrer Schaltung speichern Energie aufgrund dieser Einschaltstromspitze und verursachen nach dem Abschalten dieser gespeicherten Energie die Spannungsspitzen. Der Einschaltstrom kann reduziert werden, indem ein Sanftanlaufmechanismus verwendet wird, der den Arbeitszyklus beim Start langsam hochfährt, oder indem eine Strommodussteuerung verwendet wird.

Der Sanftanlauf lässt sich mit den meisten PWM-Controllern problemlos realisieren, aber die Strommodusregelung ist viel zuverlässiger, da sie den Strom immer begrenzt, nicht nur während des Startvorgangs. Es ist auch schwieriger zu implementieren, da es einen Strommesswandler und einen geeigneten PWM-Controller erfordert.

Wenn Sie eine vorübergehende Spannungsspitze klemmen möchten, können Sie einen schnell wirkenden Hochleistungs-Zener verwenden. Diese werden "TVS-Dioden" genannt. In diesem Fall würde ein bidirektionales 27-V-Stand-Off-TVS mit einer Leistung von 1,5 kW oder 5 kW Ihr Problem wahrscheinlich lösen. Diese werden häufig verwendet, um Schäden durch statische Elektrizität zu verhindern, sodass sie schnell reagieren können. Beachten Sie nur, dass die Abstandsspannung etwa 30-40% niedriger ist als die "max. Klemmspannung", und wählen/bewerten Sie Ihre Teile entsprechend.

Eine Hauptursache für das Klingeln während des Einschaltstroms ist auch der LC-Oszillator, der durch die induktive Last und Ihre parallelen Kondensatoren erzeugt wird. Wenn Sie hochwertige Kondensatoren mit niedrigem ESR verwenden, wird dies tatsächlich mehr klingeln! Das ist besonders schlimm bei Keramikkondensatoren. Wenn die Spitzen nur beim Einschalten auftreten, sollten Sie sich vielleicht auch die Auswirkungen von C6 ansehen. Perverserweise besteht eine Möglichkeit, die Amplitude des Klingelns zu verringern, darin, einen kleinen Widerstand in Reihe mit dem Kondensator hinzuzufügen - 1 Ohm könnte ein guter Richtwert sein.

Siehe EDIT-Abschnitt unten für das, was meiner Meinung nach jetzt passiert

Ziehen Sie möglicherweise eine Zenerdiode in Reihe mit einer normalen Diode in Betracht, um überschüssige Energie an die positive 24-Volt-Schiene zurückzugeben. Dies wäre für beide Hälften der Brücke erforderlich. Ich bin mir nicht sicher, ob 5-Watt-Zener "mann genug" sein werden, da die Impulsbreite nicht angegeben ist. Längere Impulsbreiten des Rogue-Transisents bedeuten mehr Verlustleistung im Zener.

Der Widerstand und das Relais sind eine gute Idee, aber ich könnte besorgt sein, dass schwerere Lasten das gleiche Problem verursachen. Ein RC-Snubber in Verbindung mit dem Zener könnte auch eine gute Idee sein.

Wenn Sie ein Simulationstool haben, das das Problem angemessen demonstrieren kann, würde ich es in Betracht ziehen, es zum Testen von Ideen zu verwenden.

Sind Sie auch sicher, dass es sich beim Start nicht um ein Kernsättigungsproblem handelt? Dies kann durchaus üblich sein. Vielleicht ein bisschen C9 und Sättigung?

BEARBEITET von hier an: -

Wenn Sie große Spitzen an den MOSFETs sehen, ist dies meines Erachtens kein Problem im Zusammenhang mit dem Laststrom - die eingebauten Dioden des MOSFET sollten eine übermäßige Spannung zurück zur Stromschiene V "überbrücken".$_{BATT}$. Warum tun sie das nicht? "Sind die Stacheln wirklich da" ist meine erste Frage. Oszilloskope sind berüchtigt dafür, beim Messen von SMPSUs Spannungsspitzen aufzunehmen – die Erdungsverbindung des Oszilloskops muss sehr nahe am Messpunkt liegen, oder die großen Ströme im lokalen Stromkreis können „falsche“ Spannungen in die Sonden-/Erdungskabel-Kombination induzieren.

Wenn die Spitzen wirklich vorhanden sind, sollten die parasitären Dioden des MOSFET sie abfangen. Natürlich müssen Sie überprüfen, ob die parasitären Dioden diesen Strom verarbeiten können. Außerdem ist darauf zu achten, dass gerade an den Stellen, an denen V$_{BATT}$trifft die FET-Quellen. Dasselbe gilt für die GND-Knoten in der Nähe der anderen FETs. Ohne gute Entkopplung an diesen Punkten kann die Leiterbahninduktivität zulassen, dass diese Spitzen hoch genug werden, um die MOSFETs zu zerstören. Ich glaube nicht, dass Sie sich auf die in der Schaltung gezeigten 4700uF-Kappen verlassen können. Diese weisen aufgrund ihrer physikalischen Größe wahrscheinlich eine erhebliche parasitäre Induktivität auf.

Hier ist ein Bild, das ich gezeichnet habe, falls es nicht klar war. Am unteren Rand des Bildes ist die meiner Meinung nach wahrscheinlichere Ursache: -

Wenn der Schaltkreis normal läuft, würden Sie erwarten, dass der Primärinduktorstrom einen Durchschnittswert von null Ampere hat, dh er könnte auf 10 A ansteigen und auf -10 A abfallen, ABER beim Start ist dies nie der Fall - der Strom muss bei null Ampere beginnen und während der ersten paar Zyklen könnte es der größte Strom sein, dem der MOSFET jemals begegnen wird. Wenn dies nicht korrekt berücksichtigt wird, WIRD dies dazu führen, dass der Kern gesättigt wird. Eine große Last beim Einschalten verschlechtert die Sättigung nicht, erhöht jedoch den übermäßigen Strom, den die MOSFETs sehen.

Was passiert, wenn der Kern gesättigt ist? Nun, vor der Sättigung könnte der Strom um (sagen wir) 1 Ampere pro Mikrosekunde ansteigen. Während und während der Sättigung kann sich diese "Rate" verdoppeln oder verdreifachen, und es ist dieser übermäßige Spitzenstrom, von dem ich glaube, dass er die MOSFETs tötet.

Die Sättigung des Kerns kann durch Hinzufügen eines kleinen Luftspalts verhindert werden - dies könnte mehr Windungen bedeuten, um die Primärinduktivität auf das Konstruktionsziel zurückzubringen, ABER der Nettoeffekt (auch nach dem Hinzufügen dieser Windungen) ist die magnetomotorische Kraft (Ampere -Wenden) wird kleiner sein. Denken Sie daran, dass die Induktion im Quadrat ansteigt; MMF steigt proportional zu den Kurven.

Eine andere Methode besteht darin, den Oszillator beim Start mit einer höheren Geschwindigkeit zu betreiben - dies verkürzt die "Lade" -Zeit der Primärinduktivität und der Strom kann "gemacht" werden, nicht die Sättigung zu erreichen - dies ist jedoch nur für einige Millisekunden erforderlich ist als Alternative zur Neugestaltung des Kerns/der Windungen eine Überlegung wert.