Por que meu dreno push-pull drena tanto o anel?

Eu li o que está matando meus MOSFETs, que parece apresentar um circuito semelhante ao meu (meu secundário também possui derivação central e possui 2 diodos de alta velocidade, retificando uma carga de 10R / 400uF)

O transformador é 12: 1, minha tensão de alimentação está entre 10v e 25v a ~ 300mA.

Os transistores estão aquecendo devido ao que acredito ser avaria de avalanche. Eu usei dispositivos de 50V e a mira mostra ~ 200V. Em cada caso, a tensão do DS toca até a falha (se houver energia suficiente no circuito). Eu gostaria de empurrar 10 e, idealmente, 100W através deste circuito. Sei que a placa de ensaio não é viável para um projeto de 100W, mas deve fazer 10.

O toque está em 2.x MHz. Os capacitores de entrada da fonte de alimentação não têm um esr baixo ou um valor particularmente alto.

Esquemático foto Escopo de tiro

power mosfet switch-mode-power-supply

— HL-SDK
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Como a tensão DS do transistor se estabelece em 50V (ou o traço laranja não é a tensão do transistor)?

— Vasiliy

Eu não sei. Estou medindo um dos drenos em relação ao solo. Eu verifiquei que minha fonte de alimentação está produzindo 24,2 volts. A medição da fonte de alimentação em VIN / GND resulta em ~ 24 volts. Interessante ... Confirmei que o diagrama do enrolamento está correto para o transformador.

— HL-SDK

A fonte de tensão 2x nos seus FETs é descrita na mesma pergunta que você já vinculou (resposta por Andy Aka). Ainda não consigo ver como essa pode ser a tensão em estado estacionário, mas uma coisa é certa: esses FETs não são bons para a sua aplicação. Esses FETs ruins estão condenados a atingir suas tensões de ruptura de DS nesta configuração.

— 30513 Vasiliy

Bem, eu posso usar partes de SiC de 1200V que temos por aí, mas isso está tratando um sintoma, não uma causa.

— HL-SDK

Eu acho que geralmente a resistência especificada é - a resistência quando o transistor está em condução constante. É difícil prever qual será a resistência durante os transientes (que são relativamente longos no seu caso). Além disso, a energia dissipada no eletrodo Gate devido à comutação não está incluída neste cálculo. Não acho que seja a causa raiz, mas acho que seus dispositivos serão melhores com dissipadores de calor (pelo menos pequenos).

R_{O N}

$R_{ON}$

— Vasiliy

Respostas:

É por causa da torneira central. Olhe apenas a parte esquerda do transformador.

Você tem dois indutores em série. Quando você puxa um indutor para o aterramento, uma corrente começa a fluir e o outro (acoplado magneticamente) tenta induzir a mesma corrente, empurrando a tensão de drenagem do outro transistor para cima até que ela se quebre.

— jippie
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Obrigado, agora para resolver alguns dos meus problemas: como posso redirecionar / desprezar essa energia? Isso está limitando severamente meu limite de energia para este design. Um diodo rápido do dreno para a torneira central? parece um desperdício

— HL-SDK

Use uma ponte cheia?

— jippie

De qualquer maneira, esse diodo precisaria ser distorcido da maneira errada, pois ele liga o transistor.

— jippie

@ jippie, isso é verdade sobre o diodo estar enviesado da maneira errada? O ânodo estaria no dreno FET e o cátodo estaria na torneira central. A corrente está saindo da torneira central, passando pela metade do enrolamento e descendo pelo FET 'ON'. Quando esse FET é desligado, a corrente precisa de algum lugar para ir, de modo que o diodo forneça um caminho sem gerar o enorme pico de tensão.

— Peter

Esse tipo de projeto produzirá duas vezes a tensão de alimentação nos drenos de cada FET - tentar encurtar qualquer coisa acima de 25V para dar um toque central significa um incêndio.

— Andy aka

Se a tensão da fonte de alimentação for de 25V e o transformador (e a comutação) forem absolutamente perfeitos, você verá 50V nos drenos dos MOSFETs, e isso é um fato. Seus MOSFETs devem ter uma classificação de pelo menos 100V.

Imagine que o toque central do primário é como o ponto de apoio de uma gangorra; você puxa um lado para o chão e magicamente (ou não) o outro lado aumenta para o dobro da tensão da fonte de alimentação. As duas metades do primário são fortemente acopladas, e é isso que você obtém com indutores acoplados (também conhecido como transformador), independentemente do secundário e da carga existente nele.

O toque é porque o transformador não é perfeito - nem toda a energia magnética fornecida pela torneira central é induzida no enrolamento do circuito aberto - você tem indutância de vazamento e um toróide (por exemplo) é bom se você conseguir obter um valor superior a 98 % de acoplamento.

Os 2% que não estão acoplados ainda consomem energia do suprimento e não têm para onde ir quando esse lado do transformador entra em circuito aberto. O que ele encontra é a capacitância de dreno de circuito aberto do MOSFET e ele "toca" e esse toque também pode ser mortalmente sério.

Classifique seus transistores em uma tensão mais alta, aplique um zener de 33V e amortecedor de diodo de volta à torneira central de cada dreno (pelo menos dessa forma, você pode roubar um pouco de energia).

— Andy aka
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Não estou convencido de que a voltagem esteja limitada a duas vezes a voltagem da fonte de alimentação. Eu acho que a corrente na metade do enrolamento tentará 'copiar' a corrente do outro meio (desconsiderando a carga por uma questão de argumento). Para a corrente subir tão alto, aumentará sua tensão indefinidamente (teoricamente). É claro que a carga 'domará' bastante esse comportamento, mas não necessariamente apenas duas vezes a tensão da fonte de alimentação.

— jippie

@Jippie. Não, ele não copiará o atual. A corrente a que você se refere é a corrente de magnetização que qualquer transformador possui. Na carga zero, ainda existe uma corrente de magnetização e isso é sempre necessária em um transformador e não contribui para a ação do transformador, a não ser como uma indutância de vazamento no curto espaço de tempo, em que metade dos circuitos abertos primários antes da outra metade é puxado para zero volts (ish), ou seja, algumas dezenas de nano segundos. Isso causa o toque. Depois que o outro lado puxa para a barra, você tem uma ação regular do transformador e o "lado aberto" reflete o lado puxado.

— Andy aka

@Jippie. Alternativamente, a tensão média em metade da primária tem que ser igual a zero e isso é um fato. O mesmo vale para as duas metades e o par.

— Andy aka