Starke Überschwinger an Primärwicklung von Vollbrücken Gegentaktwandler

05/04/2010 - 21:03 von michaeldre | Report spam
Hallo NG

Letzte Woche wollten wir mal die zuvor hier
http://groups.google.de/group/de.sc...7cda41fae#
diskutierte Regelung implementieren und dazu vorher kurz nochmal alle
Kanàle unserers DCDC Wandlers durchtesten und da wurden wir erstmal
wieder auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt... :)
Kanal 1 hat seine 2,8 KW schön geschafft, die Halbleiter von Kanal 2
haben aber bei ca. 50% PWM ihren bunten Rauch verloren. Die 40A KFZ
Sicherung war zwar noch ganz, dafür aber eine Leiterbahn auf der
Platine nicht mehr... :(
Nachdem alle MOSFETs gewechselt waren haben wir die ganze Sache dann
natürlich mal (mit 24V statt 48V) etwas genauer untersucht und starke
Überschwinger beim Einschalten an den Primàrwicklungen der Übertrager
festgestellt und können uns nicht so richtig erklàren wo die herkommen
und was wir dagegen tun können. Daher würde ich euch gerne nochmal um
Rat zu diesem Problem bitten.

Hier also nochmal die Fakten:

Es geht um einen Vollbrücken Gegentaktwandler nach
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/s...hilfe.html
Als H-Brücke kommen 4xIRFB3077 zum Einsatz, angesteuert von zwei
IR2184 und 10 Ohm Gatewiderstand. Die Gleichrichterdioden sind 4x
BYT12P-1000, die sekundàre Glàttungsdrossel hat 1mH. Eingangselkos ca.
8mF LowESR, Ausgangselkos ca. 1mF, LowESR. Der Übertrager besteht aus
zwei dieser Kerne:
http://www.spulen.com/shop/product_...roducts_id7
und 4 Primàrwindungen (Folie) und 63 Sekundàrwindungen (1,6mm² Draht).
Nominal Eingangsspannung des Wandlers: 40V - 55V, Ausgangsspannung
540V, Ausgangsleistung 2,5 KW.
Extra Freilaufdioden haben wir auf der Primàrseite jetzt nicht
vorgesehen, da die intrinsische Diode des IRFB3077 laut Datenblatt ja
eigentlich ausreichen sollte (Trr = 42ns). Weitere Daten zum gesamten
Wandler stehen ja schon im alten Thread drin.

Hier das ist direkt die Spannung über der Primàrwicklung bei 24V (25%
Tastverhàltnis, 1 div = 5us/5V):
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Spannung_T1.JPG

Wie zu sehen entsteht bei jedem Einschalten der PWM ein starkes
Überschwingen. Wenn wir statt den 24V 48V verwenden ist damit auch
klar, warum die FETs kaputt gehen, die können ja nur max 75V ab.
Wir haben daraufhin mal die Ansteuerung gecheckt, und die scheint auch
unter Last einwandfrei zu funktionieren.
Hier die Spannung an den High Side Gates (unterscheided sicht
praktisch nicht), (1 div = 5V):
home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Highside.JPG

Und hier die Spannung an den Low Side Gates:
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Lowside.JPG

Hier mal beide Gatespannungen, die von der High Side wackelt natürlich
übel, weil ja auch der Source des Highside FETs stark wackelt, aber
ich denke man erkennt das verzögerte Schalten
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Low_und_Highside.JPG

Wie man vielleicht erkennt, sind die Low Side FETs auch in den PWM
Pausen komplett leitend, der Enable des IR2184 Treibers ist also immer
an.
Hier die Schwingung nochmal in Großaufnahme, hat ca. 8 MHz
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/U_an_T4_primaer.JPG

Die H Brücken werden direkt aus zwei 100mm² Stromschienen versorgt, an
denen auch keine großen Spannungsschwankungen messbar sind.
Windungsschlüsse der Übertrager können wir eigentlich ausschließen
(gemessen mit 1V 50Hz, das Übersetzungsverhàltniss stimmt).

Wir könnten jetzt einfach FETs mit größerem Uds einbauen, aber eig.
würde ich das Problem schon gerne verstehen und beseitigen.
Falls also jemand ne Idee hat, warum das so stark überschwingt wàren
wir da sehr Dankbar.

Gruß,
Michael
 

Lesen sie die antworten

#1 Joerg
05/04/2010 - 22:14 | Warnen spam
Michael Dreschmann wrote:
Hallo NG

Letzte Woche wollten wir mal die zuvor hier
http://groups.google.de/group/de.sc...7cda41fae#
diskutierte Regelung implementieren und dazu vorher kurz nochmal alle
Kanàle unserers DCDC Wandlers durchtesten und da wurden wir erstmal
wieder auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt... :)
Kanal 1 hat seine 2,8 KW schön geschafft, die Halbleiter von Kanal 2
haben aber bei ca. 50% PWM ihren bunten Rauch verloren. Die 40A KFZ
Sicherung war zwar noch ganz, dafür aber eine Leiterbahn auf der
Platine nicht mehr... :(
Nachdem alle MOSFETs gewechselt waren haben wir die ganze Sache dann
natürlich mal (mit 24V statt 48V) etwas genauer untersucht und starke
Überschwinger beim Einschalten an den Primàrwicklungen der Übertrager
festgestellt und können uns nicht so richtig erklàren wo die herkommen
und was wir dagegen tun können. Daher würde ich euch gerne nochmal um
Rat zu diesem Problem bitten.

Hier also nochmal die Fakten:

Es geht um einen Vollbrücken Gegentaktwandler nach
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/s...hilfe.html
Als H-Brücke kommen 4xIRFB3077 zum Einsatz, angesteuert von zwei
IR2184 und 10 Ohm Gatewiderstand. Die Gleichrichterdioden sind 4x
BYT12P-1000, die sekundàre Glàttungsdrossel hat 1mH. Eingangselkos ca.
8mF LowESR, Ausgangselkos ca. 1mF, LowESR. Der Übertrager besteht aus
zwei dieser Kerne:
http://www.spulen.com/shop/product_...roducts_id7
und 4 Primàrwindungen (Folie) und 63 Sekundàrwindungen (1,6mm² Draht).
Nominal Eingangsspannung des Wandlers: 40V - 55V, Ausgangsspannung
540V, Ausgangsleistung 2,5 KW.




Zitat "Material is similar to N27, N67 and N87." Was so gerade auf dem
LKW war? Gibt es denn wenigstens ein Datenblatt mit garantierten Werten
drin? Die haben wohl einfach das Epcos Datenblatt da reingesetzt, an
sich nicht die feine englische.


Extra Freilaufdioden haben wir auf der Primàrseite jetzt nicht
vorgesehen, da die intrinsische Diode des IRFB3077 laut Datenblatt ja
eigentlich ausreichen sollte (Trr = 42ns). Weitere Daten zum gesamten
Wandler stehen ja schon im alten Thread drin.




Taete ich dennoch welche rein, Schottky. Beim einem Halbbrueckenwandler
letztens hatte ich es mir zwar verkniffen, aber bei Euren
Leistungswerten ist das echt angesagt. Geschwungen hat nur der
Spulenstrom, und auch nur weil ich noch eine unorthodox belastete
Hilfswicklung mit drauf hatte.


Hier das ist direkt die Spannung über der Primàrwicklung bei 24V (25%
Tastverhàltnis, 1 div = 5us/5V):
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Spannung_T1.JPG




Sieht nach ziemlich viel Streuinduktivitaet aus, verbunden mit zu
langsamem Schalten und den Kapazitaeten der FETs klingelt das dann.


Wie zu sehen entsteht bei jedem Einschalten der PWM ein starkes
Überschwingen. Wenn wir statt den 24V 48V verwenden ist damit auch
klar, warum die FETs kaputt gehen, die können ja nur max 75V ab.
Wir haben daraufhin mal die Ansteuerung gecheckt, und die scheint auch
unter Last einwandfrei zu funktionieren.
Hier die Spannung an den High Side Gates (unterscheided sicht
praktisch nicht), (1 div = 5V):
home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Highside.JPG

Und hier die Spannung an den Low Side Gates:
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Lowside.JPG




Eine geschlagene Mikrosekunde bis das Gate rumgerissen ist. Autsch.
Sieht so aus als laege hier zumindest ein Teil des Problems. Koennt Ihr
Treiber der MIC44xx Serie oder aehnliche bekommen?


Hier mal beide Gatespannungen, die von der High Side wackelt natürlich
übel, weil ja auch der Source des Highside FETs stark wackelt, aber
ich denke man erkennt das verzögerte Schalten
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/Gate_Low_und_Highside.JPG

Wie man vielleicht erkennt, sind die Low Side FETs auch in den PWM
Pausen komplett leitend, der Enable des IR2184 Treibers ist also immer
an.
Hier die Schwingung nochmal in Großaufnahme, hat ca. 8 MHz
http://home.rz-online.de/~wdreschm/dcdc/U_an_T4_primaer.JPG

Die H Brücken werden direkt aus zwei 100mm² Stromschienen versorgt, an
denen auch keine großen Spannungsschwankungen messbar sind.
Windungsschlüsse der Übertrager können wir eigentlich ausschließen
(gemessen mit 1V 50Hz, das Übersetzungsverhàltniss stimmt).

Wir könnten jetzt einfach FETs mit größerem Uds einbauen, aber eig.
würde ich das Problem schon gerne verstehen und beseitigen.
Falls also jemand ne Idee hat, warum das so stark überschwingt wàren
wir da sehr Dankbar.




An sich sollten solche derben Schwinger allein wegen der Body Diodes
nicht moeglich sein, aber die sind nicht beliebig schnell. Falls es
nicht geheim ist, kannst Du das Schaltbild und ein Photo des Aufbaus als
Link bringen?

Koennt Ihr Kernhaelften von einem einschlaegigen Hersteller besorgen? In
Eurer Gegend z.B. von Kaschke.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

"gmail" domain blocked because of excessive spam.
Use another domain or send PM.

Ähnliche fragen