내 벅 부스트 컨버터에서 스파이크 또는 발진의 원인은 무엇입니까?

현재 Buck-Boost 변환기에 문제가 있습니다. 내 Buck-Boost 변환기의 회로도는 다음과 같이 볼 수 있습니다.

벅 부스트의 입력 전압과 입력 전류를 측정하기 위해 홀 효과 변환기 (LV25-P 및 LA25-NP)를 사용했습니다. 그런 다음 신호는 트랜스 듀서에 의해 측정되어 신호 상태 회로로 전송됩니다 (이 그림의 오른쪽). 신호 조건 회로를 위해 LM358을 사용하여 전압 추종자를 만들었습니다. 마지막으로 신호가 ADC로 전송됩니다.

내가 사용한 IGBT는 IRG4PH50U입니다. 드라이버는 TLP250입니다. TLP250의 전원 공급 장치는 + 15V이며 접지는 "중간"이라고합니다. 스위치 주파수는 20KHz입니다.

벅 부스트의 입력 소스로 PV 에뮬레이터 인 Chroma ATE-62050H-600S를 사용했습니다. 출력은 20Omh에서 전자 저항으로 연결됩니다. IGBT의 듀티 사이클을 49 %로 유지했습니다. 결과는 다음과 같습니다.

여기서 채널 1은 신호 조건 회로의 전면에있는 포트 "LA"에서 단일을 나타냅니다. 채널 2는 LC 저역 통과 필터가있는 신호 조건 회로의 끝에있는 포트 "1"의 단일을 나타냅니다. 채널 3은 전류 오실로스코프 프로브로 측정 한 입력 전류입니다.

결과가 좋지 않습니다. 이 스파이크를 제거하고 싶습니다. 최근에 DC / DC 부스트 컨버터에서 큰 진동을 일으키는 원인 과 같은 접지 바운스에 대한 문서를 읽었 습니다. 이지면 바운스 또는 다른 효과입니까? 나는 그것이지면 바운스로 인한 것이라고 확신했다. 그러나 나는 그것을 해결하는 방법을하지 않습니다.

어떤 도움이라도 대단히 감사하겠습니다.

안녕하세요, @BruceAbbott. 네, 3 가지 근거가 있습니다.

한 가지 접지는 변환기 및 LM358과 관련이 있으며 "삼각형"으로 표시했습니다. 두 번째 접지는 "D_GND"로 표시된 드라이버 TLP250과 관련이 있습니다. 세 번째는 Buck-Boost의 근거이며 "GND"로 표시되어 있습니다. 그림의 오른쪽 부분에서 볼 수 있듯이 0 옴 저항을 사용하여 서로 연결했습니다. 채널 1과 채널 2의 신호를 측정 할 때 연결 한 접지는 P6입니다.

@PlasmaHH에 대한 요청으로 프로토 타입과 PCB 레이아웃을 추가했습니다.

최근에 @PlasmaHH에서 솔루션을 시도했으며 결과는 다음과 같습니다.

채널 3은 전류 오실로스코프 프로브로 측정 한 입력 전류입니다. 채널 1과 채널 2는 동일한 포트, 포트 "1"을 나타냅니다. 그러나 채널 1은 접지 안테나를 사용했지만 채널 2는 사용하지 않았습니다. 우리는 일부 잔물결이 줄어들지 만 모든 것은 아니라는 것을 알 수 있습니다.

또한 이전 작업 인 Boost 회로를 사용해 보았습니다. 결과는 다음과 같습니다.

여기서 채널 1은 접지 안테나를 사용했지만 채널 2는 사용하지 않았습니다. 이 그림에서 모든 잔물결이 줄어드는 것을 볼 수 있습니다.

위의 논의에서 @PlasmaHH가 옳다고 생각하지만 전체는 아닙니다. @carloc과 @rioraxe는 몇 가지 해결책을 제시했으며, 그들이 해결할 수 있다고 생각합니다. Jeff Barrow ( http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html) 의 에어 틱을 읽었습니다 . 지면 바운스가 범인이라고 생각합니다. 아래 그림과 같이 Buck-Boost를 분석했습니다.

이 그림은 스위치를 켜거나 끌 때 서로 다른 두 개의 전류 루프를 나타냅니다. 이 그림에서 현재 루프 영역의 변화를 볼 수 있습니다. 아래 그림과 같이 PCB 레이아웃을 설계하는 솔루션을 제안했습니다.

이 레이아웃을 사용하려는 이유는 두 개의 현재 루프에 대한 현재 방향이 동일하기 때문입니다. 따라서 분홍색 영역과 녹색 영역을 줄이는 방법 만 생각하면됩니다.

아직 완성되지 않은 PCB 레이아웃입니다. 나는 그것이 작동하는지 알고 싶다.

분홍색 선은 스위치가 켜져있을 때 전류 루프를 나타내고 녹색 선은 스위치가 꺼져 있음을 나타냅니다. 흰색 영역은 현재 루프의 변화입니다.

여러분, 괜찮다고 생각하십니까?

———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— 변화. 첫째, 나는 큰 크기가 실제로 필요하지 않기 때문에 capcitor의 크기를 줄입니다. 그런 다음 인덕터 GND와 Cout 사이의 추적을 줄입니다. 이 방법은 표유 인덕턴스를 줄이는 데 효과적입니까? "

안녕하세요, 방금 PCB 레이아웃을 업데이트했습니다. 확인하도록 도와 주실 수 있습니까?

나는 약간의 변경을했다 :

1. 루프 영역을 재사용하기 위해 IGBT와 다이오드를 하나의 방열판에 만들었습니다.
2. 아래쪽에 일부 구성 요소를 만들었지 만 실제로는 괜찮습니다.
3. 그림에 표시된 흰색 원으로 접지를 함께 연결하십시오.

캡의 ESR을 측정하는 방법을 모르겠습니다. 그러나 나는 그것에 대한 몇 가지 ducuments를 확인했습니다. 그것은 말한다 :

"입력 캡은 100V 470uF입니다. ESR은 0.06 Ohm입니다. 출력 캡은 250V 47uF입니다. ESR은 0.6 Ohm입니다."

최근에, 나는 다음과 같이 새로운 PCB 보드를 만들었다.

아래와 같이 결과가 양호합니다.

입력 전류의 스파이크가 더 작습니다. 그러나 추가 개선이 가능한지 확실하지 않습니다.

그건 그렇고, 아래에 표시된 것처럼 출력 전류와 전압도 테스트했습니다.

왜 파형 출력이 이상합니까? 이것을 개선하는 방법? 그것을 볼 수 있도록 도와주세요.

우선, 정확하게 측정했는지 확인해야합니다. 프로브에는 접지 안테나 효과가 있습니다 . 자세한 내용은 " 스위칭 레귤레이터의 출력 리플 및 스위칭 과도 측정 "애플리케이션 노트를 참조하십시오.

둘째, 초고속 다이오드 trr <= 30ns는 스파이크 문제를 해결하는 데 도움이됩니다. 낮은 ESR 커패시터를 찾으려면 높은 리플 전류 / 고온 커패시터를 선택할 수도 있습니다. 예를 들어 105 ° C 커패시터가 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. PCB는 기생 정전 용량 문제가있는 것처럼 보입니다. 스위치의 Gnd 평면 하단을 채울 수있어 기생 커패시턴스가 줄어 듭니다.

스파이크가 IGBT를 켤 때 시작하는 것으로 보입니다. 설정에서 인덕터 전류가 켜질 때 상당히 높습니다. 대부분의 변환기가이 방법으로 설정되어 있기 때문에 이것이 잘못되었다고 말하는 것을 모독 할 것입니다. m derecik가 말한 것처럼 빠른 다이오드가 필요합니다. 또한 어떤 방법 으로든 IGBT의 게이트 켜기를 느리게해야합니다. 빠른 소형 다이오드로 실험 게이트 저항을 우회하여 IGBT 끄기가 느려지지 않습니다. 이로 인해 더 많은 전력이 소모되지만 선택한 20KHz에서 작동 가능해야합니다. 게이트 저항은 PCB 레이아웃에 따라 다릅니다. 스파이크를 허용 가능한 수준으로 끌어 올리는 데 필요한 게이트 저항이 적습니다. BAV21 다이오드가 병렬로 연결된 47 옴 저항으로 시작할 수 있습니다.