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半桥驱动波形和变压器原边波形
阅读: 7640 |  回复: 26 楼层直达

2020/05/27 15:34:51
1
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

我最近在调试一个半桥开关电源。遇到了几个问题,还请路过的高手指点下。多谢了

参数:

直流稳压电源输出12V驱动SG3525 。测量输出的OUTA和OUTB波形正常。频率38KHZ,死区1us。没有母线电压。

24V开关电源经过78M15输出15V驱动SI8261。这颗芯片是单通道隔离驱动MOSFET。见到官方提供了一张两个共同驱动MOSFET半桥的示意图。

驱动上管的8261使用RS2M+30uF+0.1uF自举升压供电。驱动下管的8261使用10uF+0.1uF供电。

直流稳压电源和开关电源隔离。

交流调压器输出经过KB606整流,4*150uF/400V电解电容滤波,产生母线电压。

变压器原边33匝,电感量3mH,漏感约6uH。使用3根0.5mm漆包线绕制。副边带中心抽头,共11匝,使用4根0.5mm漆包线绕制。分为初级-次级-初级-次级4层。EE42立式骨架。

桥臂电容使用2个150uF/400V电解电容。变压器原边串联1uF/400V CBB22电容。2个开关管使用PQPF10N80C。

示波器:汉泰DSO5072P 70MHZ 两通道示波器。

问题1.使用普通探头(1:10)测量上管的GS波形,夹子连接S端。探针连接G端。发现当调压器输出增大时,GS波形幅度也增大。最终导致GS过压而击穿。前面的试验中因此烧了几个开关管。

   1)为什么驱动波形(Vg-Vs)也跟着浮动?是我测量方法不正确吗?  蓝色波形是上管驱动波形。黄色波形是下管驱动波形。这种浮动电压应该如何测?需要隔离高压探头才能测试吗?

    2) 变压器波形成这样,是变压器漏感太大吗?还是因为参数不合适?黄色是上管驱动波形。蓝色是变压器原边两端的波形

请指教,谢谢!

2020/05/28 10:49:34
2
longwang
电源币:8440 | 积分:9 主题帖:22 | 回复帖:713
LV8
师长
更换元件测试呀
2020/05/28 12:23:05
3
dy-g3Gxyp52
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:112
LV5
营长
测量上管需要隔离,因为当示波器的探头夹到S的时候,另一个探头加到下管S,这样上管S通过示波器内部与地链接了,导致Vgs电压增大,因为是G与地的电压,导致击穿
2020/05/29 10:05:12
4
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

如果测半桥的变压器原边电压波形,是不是也需要用隔离探头?

2020/05/29 12:43:08
5
dy-g3Gxyp52
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:112
LV5
营长
如果只使用一个通道,示波器的电源地线不要接用一般探头也可以,但是不要用另一个通道测量其他信号
2020/05/29 15:22:36
6
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长
见识了,谢谢
2020/05/29 15:38:18
7
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

今天测量结果,下管关断后变压器原边波形振荡,是什么原因引起的?是变压器的漏感太大,还是走线不合理?怎么消除呢?

这是新变压器的波形,原边21匝,电感量0.7mH,漏感2.6uH。副边7匝,带中心抽头

本来有走线截图的,结果上传走线图片后,提示含有违禁词,禁止提交。。。

2020/06/08 10:15:31
17
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅
轻载时这种波形很正常啊,没什么问题。
2020/06/11 13:32:56
18
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长
可是上电后磁芯发热很快。今天又测了下,上电后十分钟内,使用红外枪测量得到磁芯温度从室温约28℃上升到90℃。
2020/06/12 08:09:48
19
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅
空载温升还是带载温升?带载的话就是变压器设计或整机散热的问题了。
2020/06/12 16:56:20
20
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

多谢回复

我在输出端接了个10K/2W金属膜电阻作为负载。最高输出42V。

还做了一个原边21匝,7根0.5,副,7匝,5根0.5,原边电感量0.2mH(这个电感量是不是太小了?)。波形也是这样。磁芯升温很快。

之前有做过一个2.8mH的变压器。原边29匝,2根0.5,副边7匝,3根0.5,同样的负载,磁芯只有微弱的温升,但是波形很烂,关断期间有幅度很大的振荡波形。

/upload/community/2020/06/12/1591952027-29509.pdf

请问这是什么原因产生的呢?是漏感和MOS的电容产生了谐振?该怎么消除呢?

2020/06/12 17:00:51
21
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅
什么变压器啊?21匝只有200uH ?   这类变压器一般不用开气隙的。轻载波形都会振荡的。
2020/06/12 19:33:38
22
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

谢谢回复,

1.这个变压器(200uH)的原边分为两层绕,内层3根,外层4根。测量原边电感量200uH。我当时把外层绕组去掉,测电感量有2.8mH。应该是外边这一层绕组的问题。

2.这个振荡波形也正常吗?意思是加大负载后振荡会自动衰减?我再找个更大的负载试下看。

3.这个磁芯没有磨气隙,也没有垫气隙。买来后直接装的

2020/06/13 09:08:47
23
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅

估计是外层绕反了。


2020/06/16 14:33:28
24
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

今天试验了1.4mH变压器,原边15匝,7根0.5,副边7匝,5根0.5,波形如下

/upload/community/2020/06/16/1592289505-70069.pdf

这个该怎么改?

2020/06/17 08:40:18
25
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅
驱动波形出现前面出现一个尖是硬开关普遍存在的,就是所谓的米勒效应,没看出上下管共通的波形,要测一下开关管的电流波形才知道,如果有的话加大死区时间。
2020/06/17 11:48:00
26
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

谢谢回复。

图中的黄色波形是下管驱动波形。示波器显示在两个正脉冲中间(对应于上管驱动输出)出现了一个窄脉冲。我在GS之间并联了一个1nF/1KV电容后测量幅值有4V左右。

需要电流探头(这个探头真没有。)测量开关管电流吗?用电流互感器转成电压测可以吗?

2020/06/17 13:36:30
27
qinzutaim[版主]
电源币:1792 | 积分:142 主题帖:38 | 回复帖:3861
LV11
统帅
可以的,不过死区1微秒还共通的可能性不大。
2020/05/29 18:47:49
8
dy-g3Gxyp52
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:112
LV5
营长
主电路上传一张看一下
2020/05/30 09:15:14
9
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

附件是我根据调试结果整理的电路图。请查看

/upload/community/2020/05/30/1590801286-88079.pdf

电路图和调试电路板实物附件所示

/upload/community/2020/05/30/1590802017-41290.docx

2020/05/30 11:53:28
10
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

附件是原边并联RC后的测试波形

/upload/community/2020/05/30/1590810787-64618.pdf

2020/05/30 20:27:20
11
dy-g3Gxyp52
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:112
LV5
营长

我简单看了一下你的电路,先说一下这个电压尖峰怎么出现的,当MOS关断的时候,变压器初级电流会对管子的DS极电容充电,由于这个电容很小,电压很快会充满,还会继续上升,只有当电压达到直流母线电压的时候上管的二极管才会开通,电压才能钳位到直流母线电压,这个电压能过冲多少可以估算一下,就是变压器漏感的能量要全部转移到DS极电容中, 可以计算这个电压过冲。  

   我看了你的MOS管的参数 你可以降低管子的关断速度,就是把Rg电阻增大,死区时间1us很大了,可以减小,或者把下管的DS极并联一个小电容。

2020/06/01 10:03:12
12
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

先谢过了,我试验下,把测量结果发出来,

2020/06/01 14:42:44
13
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

我在输出整流桥并联了22Ω+10nF。出现关断后有一个很宽的阻尼振荡。被体二极管钳位。

然后在原边并联50Ω+20nF后,调压器输出150V,50Ω电阻很快变黑。换成10K电阻后再没有发现变黑。

在下管的DS并联1nF,0.5nf,0.3nf电容后,出现上管导通时下管也接近导通。

见附件图3

/upload/community/2020/06/01/1590993732-13155.docx

2020/06/01 18:26:07
14
dy-g3Gxyp52
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:112
LV5
营长
你的那个黄色是上管gs电压吗,那蓝色是那个电压, 当原边并联RC的时候,R要消耗功率,P=(1/2*C*V^2)*f,  f是工作频率,每一次都要通过R对电容充电,当电阻是10K的时候,时间常数RC=200us,这个时间常数应该比你的开关周期大很多了,在一个工作周期电容是没有充多少电,所以V很小,所以R上消耗的功率减小,就不会烧了,要想让C充满电,那RC<1/3T,T是你电路的工作周期。 当上管导通的时候,下管的D极电压变化,这个变化率会在下管的g极产生一个电压,你可以测一下这个电压有多少,看是否大于VT了,  我的建议是两个管子的Rg电阻都增大一点,16欧姆有点小
2020/06/02 07:59:03
15
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

感谢回帖

1.黄色波形是下管对地驱动信号(DC耦合)。蓝色是变压器上端对地信号(AC耦合)。

2.栅极电阻已经改成33Ω了

3.我再试下

2020/06/08 08:56:42
16
dy-pnIwBsbI
电源币:1 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:6
LV2
班长

我按照您提供的计算方法,发现使用22nF时,电阻消耗的功率=36W,就不奇怪2W的电阻会烧毁。我用33nF+4个100R/5W电阻组成一个100R电阻,4个电阻在输入高压后都被烧黑了。应该换更小的电容,以减小电阻消耗的功率,并考虑T>3RC?

如使用1nF时,电阻消耗的功率=1/2*1n*300*300*40K≈2W。按照R<T/3C,得R<8K,取5K,RC=5us<25us,是这样的吗?

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