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Problema alimentatore switching.

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utentetaumotori » 13 apr 2021, 21:24

Salve a tutti,
nella realizzazione di un'alimentatore switching dalle prestazioni considerevoli (Vout 24 V I-Max 44 A)
sono alle prese con una serie di bruciature ripetute dei mosfet di potenza che pilotano il primario...
Si tratta della solita configurazione semirisonante (in stile IR2153 per intenderci) in cui due mosfet chiudono alternativamente sul ramo alto ed il ramo basso del 310 VDC un capo del primario,mentre il secondo capo e' collegato al punto centrale dei condensatori posti in serie sulla stessa 310 VDC.(155Vdc)
Il Gate driver (un IR2113) sembra funzionare normalmente sia sul lato basso che alto.
Il dead-time e' volutamente molto alto,specialmente tenendo conto del fatto che si tratta di un prototipo.
Il problema si presenta quanto la corrente in uscita supera i 25/30 Ampere,al di sotto e' tutto regolare.
Il dimensionamento del primario e' ottenuto con le solite formule note a tutti.
Sul primario e' presente una rete di Snubber data da un condensatore 1nf/1000V in serie ad una resistenza da 100 ohm ed in piu' un tranzorbs che si innesca a 500V (che rimane freddo)i Mosfet sul primario sono da 30 Ampere 600V.
Vengo alla domanda:quali sono le cause che piu' frequentemente in sistemi come questo portano alla bruciatura (IN CORTO) dei mosfet ?
Io temo che ad alte correnti di pilotaggio arrivino disturbi elettromagnetici agli ingressi del gate-driver( o anche alla parte a monte che lo comanda ) che portano alla conduzione contemporanea dei mosfet..
Cosa ne pensate? Grazie a tutti dell'interesse... O_/
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[2] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto UtenteAZZZ » 13 apr 2021, 21:40

Penso che tutto quanto da te esposto sia molto interessante e lo inserisco tra i miei preferiti :D

Attendo altre notizie a corredo: schema elettrico, layout del PCB, BOM list e quant'altro possa aiutarci ad aiutarti.
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[3] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utentetaumotori » 14 apr 2021, 7:35

Ciao,grazie della risposta.
Ti allego un riassunto dello schema,non compare la parte logica che in questo momento e' gestita da un generatore di segnali.Il layout none' presentabile in quanto Il PCB iniziale e' stato abbondantemente corretto a filo....
Spero che possa essere di aiuto alla comprensione del problema.
A presto!
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[4] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 14 apr 2021, 9:15

Capisco la frustrazione ma dare la colpa allo "spirito santo" non aiuta
Non sono qualificato ma in attesa di altri interventi Io proverei a mettere una resistenza tra gate e source dei mosfet.
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[5] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 14 apr 2021, 9:17

Puoi misurare la tensione sul nodo fra C10 e C11? Meglio con un oscilloscopio e sonda differenziale (oppure usa un trasfo di isolamento).

Da dove arriva quello schema?
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[6] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto UtenteMariX » 14 apr 2021, 9:22

Dalla mia esperienza posso dire che una causa potrebbe essere il layout, in modo particolare come si richiudono le correnti delle maglie del circuito e come è fatta la separazione tra lo 0V di potenza con lo 0V di controllo.
Ma ripeto questo è dettato solo dalla mia esperienza.
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[7] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utentetaumotori » 14 apr 2021, 10:08

Salve a grazie a tutti dell'interesse..
@Luxinterior: non capisco il tuo riferimento allo Spirito Santo,mi pare di procedere in maniera analitica,ma perdonami se non sono inserito nel contesto del forum,cerchero' di migliorare...;adesso ci sono gia' due resistenze (che non compaiono nello schema,dato che le ho aggiunte dopo),ho provato da 47k sino a 4.7K.Bisogna tenere presente che anche il Gate driver ha un MOS al suo interno che quando non pilotato il gate, tiene a tensione di source il gate del rispettivo mosfet,e la sua impedenza e' certo piu' bassa dei 4.7k....Comunque anch'io ho aggiunto una resistenza esterna,ma non ho avuto benefici..
@IsidorKZ Il potenziale in quel punto subisce ondulazioni date dalla corrente che scorre da quel punto (115 V a riposo)verso il primario del trasformatore.Sono gia' isolato da massa,diversamente il differenziale esprime disappunto...Lo schema l'ho disegnato io ,ho gia' fatto alcuni alimentatori switching in passato,ma di potenza ben piu' contenuta..Il gate driver e' una nota applicativa IRF ,il sistema di pilotaggio del trasformatore deriva dai circuiti consigliati per IR2153,sempre del produttore...Niente di speciale...Da notare che non vi e' feed-back di tensione o altra retroazione alcuna.
@Marix:Non vi e' separazione tra le masse tra logica e potenza...Infatti ho anch'io il dubbio che quando si eroga molta corrente sul secondario vi e' un'assorbimento sul primario considerevole ,anche 7/8 ampere di picco,il che puo' generare sui conduttori di massa,specie se non disegnati in maniera opportuna ,(adesso sono a filo...)degli scompensi transitori considerevoli,che possono portare ad un malefico"1" logico sull'ingresso del gate driver,che puo' portare all conduzione contemporanea (mortale :-x ) dei due mosfet..
Solo che e' molto difficile capire cosa succede,accade tutto nell'arco di pochi mSec.
Ad ogni test con carico serio scoppia qualcosa;anche un carico tipo la lampada in serie all'alimentazione,con queste potenze aiuta poco...Si accende al minimo....
Grazie a tutti,spero di stimolare l'interesse degli appassionati verso gli alimentatori switching..io li ritengo circuiti interessanti..
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[8] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utenteluxinterior » 14 apr 2021, 10:38

"spirito santo" era una battuta perché
lo dici tu stesso: il gate ha un mosfet chiuso sul source
l'ìipotesi che dei disturbi lo facciano muovere a mio avviso è abbastanza improbabile.
La resistenza tra gate e source era un tentativo, probabilmente non risolutivo, ma che avrebbe potuto modificare il comportamento in caso di problemi di layout o collegamenti provvisori
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[9] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 14 apr 2021, 11:46

1- Non riesco a interpretare la pompa high side, ma se lo dite voi.
2- Eviterei strumenti di misura durante la prova, mannaggia alle sonde collegate alla terra. (ovviamente con gli accorgimenti indicati si può fare)
3- Suppongo che ad alto carico anche il duty cycle aumenti automaticamente, (EDIT non avevo letto bene) siamo sicuri che il dead time persiste?
4- Come è fatto TR1?
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[10] Re: Problema alimentatore switching.

Messaggioda Foto Utentestefanodelfiore » 14 apr 2021, 13:59

Da quello che mi ricordo la configurazione circuitale che stai usando ha problemi di continua nel trasformatore e relativa saturazione del nucleo, e per questo si usa un condensatore in serie ad esempio al trasformatore. Inoltre ritengo che i due condensatori che ti creano metà della tensione continua di lavoro siano un po' piccoli come valore capacitivo.
Inoltre nel tuo alimentatore non c'è alcuna misura della corrente di primario e questo a mio parere è decisamente brutto, se il nucleo satura o hai un corto in uscita, cosa succede?

Stefano
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