Estou tentando dirigir um motor DC (12V, 100W) com MOSFET IRFP054N . A frequência PWM é de 25 kHz. Aqui está o esquema:

Eu sei que o DSEI120-12A não é o melhor diodo para isso, mas não tenho nenhum melhor no momento. Os diodos Schottky, que também tentei, esquentam muito rápido.

Aqui estão as formas de onda do escopo (A = dreno MOSFET (azul), B = acionamento do portão (vermelho)):

Ciclo de trabalho menor:

Estou recebendo um pico de tensão no desligamento do MOSFET, que dura cerca de 150 ns e tem uma amplitude de no máximo. 60 V. A amplitude permanece se eu aumentar o ciclo de serviço, a tensão ou a carga no motor. A largura do pico depende da carga no motor (provavelmente depende da corrente).

Eu tentei:

• Aumentar o resistor do gate para 57Ω para desligar o MOSFET mais lentamente.
• Adição de diodos Schkottky (SR3100, 3A) no motor e no MOSFET.
• Colocando vários capacitores no link CC e no motor. Às vezes, isso ajuda ao operar com baixo ciclo de serviço e baixa tensão, mas quando a energia aumenta, o pico está presente novamente.

Nada disso ajuda a eliminar completamente o pico. O interessante: o pico não destrói o MOSFET (já que ele possui 55 V), mas eu gostaria de fazer esse driver corretamente.

Estou procurando sugestões do que mais tentar e por que esse pico é limitado a 60 V.

Atualização: Eu acho que a tampa eletrolítica de 1 mF não conseguiu absorver o pico de energia do motor. Agora adicionei um capacitor de filme de 2,2 uF na linha de 12V, tampa de cerâmica de 200 nF no motor e tampa de cerâmica de 100 nF no MOSFET.

Isso ajudou a diminuir o pico, embora agora eu toque ao desligar - provavelmente precise melhorar o amortecedor no MOSFET. Mas a amplitude da tensão é muito menor (30 - 40 V na carga).

Tente colocar um diodo Schottky diretamente no motor e outro através dos fios do motor onde eles deixam a PCB.

Também ajuda a garantir que seu suprimento seja ignorado em altas frequências. Coloque uma tampa de cerâmica no suprimento próximo ao local onde está a alimentação do motor. Na sua tensão, isso pode ser de 10 µF ou mais.

Não coloque uma tampa no FET, mantenha-a pequena no motor e coloque-a fisicamente perto do motor. Eu não usaria mais do que 1 nF ou mais.

$\Omega$

Esta nota de aplicação antiga descreve os vários tipos de circuitos amortecedores, incluindo quando e como usá-los. Você pode encontrar alguma inspiração lá.

Este parece ser um caso clássico de indutância dispersa e correspondência de dispositivos.

Indutância dispersa

Deixe-me redesenhar seu circuito para ajudar a explicar o ponto.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Eu vou fazer uma suposição razoável de que o AC vem da rede elétrica através de um transformador isolado e, portanto, você pode aterrar com segurança o DC- (na tampa). Se não for esse o caso, você também terá outras preocupações.

Aceitar este assuption razoável Stray1 & Stray2 pode ser ignorado.

Isso deixa Stray3 , Stray4 e Stray5

Cada uma delas contribuirá para a superação inicial que você está vendo. Essa superação é esperada, pois você está comutando com força uma carga indutiva. e enquanto alguns são esperados, DEVE ser gerenciado para manter o pico abaixo da classificação de tensão do dispositivo (classificação de tensão na matriz).

Agora, parte dele será um artefato durante a medição. Take Stray4,5 Se você prender sua sonda de mira na TERRA que está no capacitor, essa indutância perdida contribuirá para a tensão que você está vendo quando você começa a comutar a indutância de carga.

Você começa a cortar o fluxo de corrente através do FET e, assim, V = Ldi / dt produzirá alguma tensão. Imediatamente o que você está medindo não é mais a verdadeira tensão do dispositivo.

Agora, você pode dizer que prendeu o GND da luneta na perna do FET; assim, mesmo assim, haverá alguns desvios; portanto, o que você está vendo pode não ser a verdadeira tensão do dispositivo.

No tópico Stray4,5 , são essas indutâncias perdidas, geralmente devido ao mau layout, que são a principal causa de excedentes de tensão no desligamento. Você está tentando interromper o fluxo atual através deles desativando o FET, mas eles não têm um caminho para comutar. Como tal, eles tentarão manter a corrente fluindo através do FET.

O Stray6, juntamente com um lento (em relação à comutação FET), impedirá igualmente a comutação da corrente de carga e, como tal, novamente resultará em aumento do potencial de drenagem-fonte.

Stray3 aparecerá como uma oscilação na tensão que entra no circuito de potência.

Toque Seconário

em ambas as parcelas, você pode ver algum toque secundário. Existem várias causas para isso

1. Unidade de portão inadequada. Se a capacidade do inversor for bastante fraca (ou muita indutância nos fios do portão), ele não conseguirá segurar o dispositivo tão bem e a carga que fluirá devido à capacitância milar tentará ligar o dispositivo -> osc
2. Stray5 e Stray6 irão variar conforme as trocas de energia entre os caminhos de comutação
3. Se o FET for muito mais rápido e mais rápido em comparação com o diodo, você poderá causar oscilações de comutação agravadas pelo Stray5 e Stray6

Soluções?

1. Verifique seu layout! trilhas curtas e grossas, talvez até lâmina para minimizar a indutância. Mantenha a distância entre o DIODO e o FET no mínimo!
2. SE o seu GateDrive estiver fraco, melhore-o
3. SE o seu GateDrive for forte, considere aumentar o resistor do seu portão para diminuir a comutação
4. Se isso ainda falhar, considere um amortecedor no FET para mitigar o problema.