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求助:Boost電路,驅動信號波形振蕩,如何解決(附圖)

一個簡單的boost電路,PWM是由FPGA產生.驅動IC是FAN7390,MOSFET是IRFP4242.關斷后PWM 輸入信號和驅動輸出信號嚴重振蕩.不知道是尖峰電壓導致還是地線沒處理好,或者其他原因.懇請大家幫忙分析和提供解決方案.多謝!
PCB圖和原理圖如下:


輸出波形
全部回復(18)
正序查看
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rouce
LV.2
2
2009-08-02 13:35
自己頂一下.怎么都沒人回答,歡迎大家來討論.我比較菜,這已經是我第三塊PCB板了.總是冒出各種各樣的問題.開始著急了,走過路過的,請進來賜教.小女子不勝感激.
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ttkx365
LV.5
3
2009-08-02 13:55
@rouce
自己頂一下.怎么都沒人回答,歡迎大家來討論.我比較菜,這已經是我第三塊PCB板了.總是冒出各種各樣的問題.開始著急了,走過路過的,請進來賜教.小女子不勝感激.
如果你不是專業PCB設計人士,實際經驗不是很豐富,旁邊又沒有高手指點,你要做30片甚至30片的N倍,將各個元件的布置,各個層的走線都嘗試過,就象神農嘗百草一樣都試驗過了,你才會將PCB設計得輕車熟路.所以,不要著急,多嘗試,才長進.
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rouce
LV.2
4
2009-08-03 23:18
@ttkx365
如果你不是專業PCB設計人士,實際經驗不是很豐富,旁邊又沒有高手指點,你要做30片甚至30片的N倍,將各個元件的布置,各個層的走線都嘗試過,就象神農嘗百草一樣都試驗過了,你才會將PCB設計得輕車熟路.所以,不要著急,多嘗試,才長進.
多謝鼓勵
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rouce
LV.2
5
2009-08-04 06:01
自己再頂!!!
今天在信號輸入端加了光耦,效果沒改善:(
各位支些招吧!!!我也好做不同的測試,現在有點摸不著頭腦...
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ttkx365
LV.5
6
2009-08-04 08:35
@rouce
多謝鼓勵
很好奇你的4個腳的電容是什么電容?
雖然自己是個半桶水,看到你的回復感到你是個有毅力人,提供一些我自己的經驗,如果經過你的檢驗,這些經驗是不對的甚至是有害的,不要認為我是有意害人的:).
1.參數允許的情況下,能用SMD元件的就不要用DIP的元件.
2.如你的PCB圖上的元件,不要選擇共陰肖特基,在沒有條件只能選用共陰肖特基的情況下,只用其中的一只,另一只不要并聯用.
3.散熱片一定要接地,各個功率元件盡量不要共用散熱片.
4.條件允許的情況下,PCB板要設置一個中間接地層.
5.多看一些國際頂尖公司的器件應用數據表,其中大多會有使用他們的器件的注意事項,這個就是很好的高手老師在指導你了.
再說一個與技術無關的,既然你引出的是一個需要大家幫你解決的問題,不是一個有趣的科學發現,就不要用"歡迎大家來討論",現在這個網的人氣已經很低了,這個社會的風氣也已經很經濟實效的了,真正的高手是很忙碌的了,如果.......不說了,知道的就應該明白,不知道的說了也白說.
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rouce
LV.2
7
2009-08-05 00:33
@ttkx365
很好奇你的4個腳的電容是什么電容?雖然自己是個半桶水,看到你的回復感到你是個有毅力人,提供一些我自己的經驗,如果經過你的檢驗,這些經驗是不對的甚至是有害的,不要認為我是有意害人的:).1.參數允許的情況下,能用SMD元件的就不要用DIP的元件.2.如你的PCB圖上的元件,不要選擇共陰肖特基,在沒有條件只能選用共陰肖特基的情況下,只用其中的一只,另一只不要并聯用.3.散熱片一定要接地,各個功率元件盡量不要共用散熱片.4.條件允許的情況下,PCB板要設置一個中間接地層.5.多看一些國際頂尖公司的器件應用數據表,其中大多會有使用他們的器件的注意事項,這個就是很好的高手老師在指導你了.再說一個與技術無關的,既然你引出的是一個需要大家幫你解決的問題,不是一個有趣的科學發現,就不要用"歡迎大家來討論",現在這個網的人氣已經很低了,這個社會的風氣也已經很經濟實效的了,真正的高手是很忙碌的了,如果.......不說了,知道的就應該明白,不知道的說了也白說.
4個腳的電容是Film電容.
謝謝你給了這么多的建議.經過幾次發貼,發現自己發貼水平很有限,這邊的人氣也有限:)

對于第2點,肖特基最好不要并聯用,是因為不對稱,導致不良結果嗎?我用的是CREE公司的二極管,datasheet上說可以并在一起使用,所以我就并在一起了.其實我的MOS管已經帶有內置二極管,可以不用外接二極管.只是為了得到更好的結果.
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2009-08-05 08:23
在MOS管輸入端加防寄生震蕩電阻及關斷泄放回路,是否有改善
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楚天?
LV.8
9
2009-08-05 09:06
@rouce
自己再頂!!!今天在信號輸入端加了光耦,效果沒改善:(各位支些招吧!!!我也好做不同的測試,現在有點摸不著頭腦...
輸入電壓有40V那么高么?
看起來好像是肖特基二極管的結電容+開關管的結電容一起在震蕩.
在兩端并聯個RC吸收,參考 R=4.7,C=472

肖特基二極管反向恢復時間幾乎為零,但是他的結電容也是不容忽略的.這同樣會導致諧振問題.所以,超過200V幾乎很少用肖特基,除了成本與工藝問題以外,優勢幾乎喪失也是一個因素.
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ttkx365
LV.5
10
2009-08-05 09:18
@楚天?
輸入電壓有40V那么高么?看起來好像是肖特基二極管的結電容+開關管的結電容一起在震蕩.在兩端并聯個RC吸收,參考R=4.7,C=472肖特基二極管反向恢復時間幾乎為零,但是他的結電容也是不容忽略的.這同樣會導致諧振問題.所以,超過200V幾乎很少用肖特基,除了成本與工藝問題以外,優勢幾乎喪失也是一個因素.
O,真正的高手楚天大俠也來了,你的問題應該能解決的了.以前我都多次得到楚天大俠的指教,得益非淺,致敬!
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rouce
LV.2
11
2009-08-06 08:31
@楚天?
輸入電壓有40V那么高么?看起來好像是肖特基二極管的結電容+開關管的結電容一起在震蕩.在兩端并聯個RC吸收,參考R=4.7,C=472肖特基二極管反向恢復時間幾乎為零,但是他的結電容也是不容忽略的.這同樣會導致諧振問題.所以,超過200V幾乎很少用肖特基,除了成本與工藝問題以外,優勢幾乎喪失也是一個因素.
輸入電壓高于40V,當前處于測試過程,電壓我加到50V或60V,但最后輸入電壓將在86-172V之間變化.

謝謝大俠的建議.我并聯了RC電路,Vd電壓振蕩確實改善很多.但是開關信號還是有很多振蕩,關斷的時間還是有點長,怕損耗太大.請看圖:
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/80/3324331249518617.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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rouce
LV.2
12
2009-08-06 11:11
@楚天?
輸入電壓有40V那么高么?看起來好像是肖特基二極管的結電容+開關管的結電容一起在震蕩.在兩端并聯個RC吸收,參考R=4.7,C=472肖特基二極管反向恢復時間幾乎為零,但是他的結電容也是不容忽略的.這同樣會導致諧振問題.所以,超過200V幾乎很少用肖特基,除了成本與工藝問題以外,優勢幾乎喪失也是一個因素.
我去掉二極管D3,效果改善一點,不夠顯著.還是有很多振蕩
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楚天?
LV.8
13
2009-08-06 11:20
@rouce
輸入電壓高于40V,當前處于測試過程,電壓我加到50V或60V,但最后輸入電壓將在86-172V之間變化.謝謝大俠的建議.我并聯了RC電路,Vd電壓振蕩確實改善很多.但是開關信號還是有很多振蕩,關斷的時間還是有點長,怕損耗太大.請看圖:[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/80/3324331249518617.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
8樓的朋友說的有道理.
在驅動芯片的輸出到MOS的G之間串聯一個電阻,電阻的位置要靠近G.這個電阻的參考范圍是2R2--470R.范圍很大哦.呵呵
一般來說,越小則開關速度越快,但是因為過大的di/dt使得柵極上邊有比較嚴重的震蕩.減小的辦法是降低柵極驅動回路的離散電感,降低驅動速度.同時過高的柵極dv/dt變化以及震蕩也會使得DS波形混亂不堪.此時柵極驅動功率較高且MOS損耗也會較大,這也是硬開關電路頻率不宜過高的原因之一.
增大RG后,柵極以及漏極波形會相當程度的改善,但是由于MOS會有一部分時間進入橫流區,所以開關損耗也會隨RG增大而增大.但是此時的EMI較好.并且波形干凈,總體來說,是各有利弊的.
一般對于軟開關電源來說,由于開關管是出于ZVS/ZCS狀態,此時對柵極的開關速度要求不高,所以RG可以選擇的稍大一些.我記得艾默生的2900W通信電源中,驅動用的是21814,RG是200ohm---時間有點久了,記得不太清晰.
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l003zi
LV.4
14
2009-08-06 13:04
@rouce
我去掉二極管D3,效果改善一點,不夠顯著.還是有很多振蕩
是不是這個Mos管子的寄生參數本身很大?
不得已可以更換一個mos試試.
如果換了還是不行,一般來說,就需要調整驅動電阻,如前所說,
增大驅動到G的電阻可以增大衰減速度,減小震蕩.
另外,試著給DS兩端并聯0.1~3n左右的高壓陶瓷電容可能能減小震蕩.

最后要說的是,如果整個電流的效率和指標達到,那么有沒有震蕩都無所謂!
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楚天?
LV.8
15
2009-08-07 00:18
@l003zi
是不是這個Mos管子的寄生參數本身很大?不得已可以更換一個mos試試.如果換了還是不行,一般來說,就需要調整驅動電阻,如前所說,增大驅動到G的電阻可以增大衰減速度,減小震蕩.另外,試著給DS兩端并聯0.1~3n左右的高壓陶瓷電容可能能減小震蕩.最后要說的是,如果整個電流的效率和指標達到,那么有沒有震蕩都無所謂!
有時候,波形很難看是因為測量的地線沒有選取好.或者測量用的儀器與開關電源之間有干擾.因為DSO的輸入阻抗太大了,一點點的耦合都能產生很大的信號疊加到DSO上邊.
所以,如果手邊的儀器不是很頂級,也可以懷疑著用的.
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rouce
LV.2
16
2009-08-07 11:42
@angryheart
在MOS管輸入端加防寄生震蕩電阻及關斷泄放回路,是否有改善
謝謝各位!
今天在輸入端加了4.7R,振蕩沒有了,只是關斷時間有些長.150-200ns. 我想明天加個小點的電阻或者并個反向二極管.看看能不能加快關斷時間和減少振蕩.

另外,我還是很想能做出一個快速關斷且無振蕩的電路,期待中..
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l003zi
LV.4
17
2009-08-07 12:18
@楚天?
有時候,波形很難看是因為測量的地線沒有選取好.或者測量用的儀器與開關電源之間有干擾.因為DSO的輸入阻抗太大了,一點點的耦合都能產生很大的信號疊加到DSO上邊.所以,如果手邊的儀器不是很頂級,也可以懷疑著用的.
能把問題想到測試設備,絕對是高手,
期待和你交個朋友!
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楚天?
LV.8
18
2009-08-11 13:41
@rouce
謝謝各位!今天在輸入端加了4.7R,振蕩沒有了,只是關斷時間有些長.150-200ns.我想明天加個小點的電阻或者并個反向二極管.看看能不能加快關斷時間和減少振蕩.另外,我還是很想能做出一個快速關斷且無振蕩的電路,期待中..
快關且無震蕩……或許不如用軟開關電路,對柵極的開關速度可以要求低很多,且效率會略有提升.不過整體而言,優勢不明顯,劣勢倒是不少.呵呵
如果以學習的態度去討論,你可以嘗試一下,對電源的理解會加深許多的.
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2009-08-16 13:56
@楚天?
快關且無震蕩……或許不如用軟開關電路,對柵極的開關速度可以要求低很多,且效率會略有提升.不過整體而言,優勢不明顯,劣勢倒是不少.呵呵如果以學習的態度去討論,你可以嘗試一下,對電源的理解會加深許多的.
向大家學習.
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