El voltaje de la fuente del mosfet del lado alto no cambia de nuevo a tierra

Estoy tratando de hacer un convertidor de dinero con los siguientes circuitos: convertidor de monedapuse un PWM en el controlador mosfet con un Arduino nano o un atmega32u4 (mismo resultado). El mosfet de lado bajo aún no se usa (Puerta atada a tierra) pero ya está allí, ya que la construcción debería convertirse en un convertidor de 2 cuadrantes al final. Las piezas exactas son:

Mosfets: IPP50R140CPXKSA1

Inductor: TLC/10A-102M-00

Condensador: simple 1 mF elco

Controlador Mosfet: TC4432

Estoy manejando el High Side Mosfet con una frecuencia de 100kHz y un ciclo de trabajo de 0,3 (para esta prueba, el ciclo de trabajo es variable).

Problema: Aquí hay una imagen de osciloscopio de dos voltajes. La curva amarilla es el voltaje entre la puerta mosfet de lado alto y tierra. La curva rosa es el voltaje entre la fuente de mosfet alto y el suelo.Imagen de alcance

Ahora, lo que no entiendo es exactamente por qué la Fuente del lado alto no vuelve directamente al suelo. Creo que debería debido a que la resistencia de 10 kOhm en la salida actúa como un menú desplegable. Reconozco (creo) una curva de descarga de RC, pero también parece haber una compensación.

Me gustaría que el Mosfet dejara de conducir tan pronto como la señal de la puerta toque tierra, pero por otro lado necesito este condensador alto debido al inductor bastante alto también (para evitar problemas de resonancia)

Intenté reducir en gran medida la resistencia de salida a 150 ohmios (como quiero conducir una corriente bastante alta, el dispositivo tendrá que trabajar con resistencias tan pequeñas como 1 o 2 ohmios eventualmente), pero el resultado no es estable en absoluto. Aquí hay una imagen que hice, pero en realidad es muy cambiante:

alcance de la imagen 2

Busqué varios scripts sobre el tema del convertidor de dinero, pero nunca encontré una mención de este problema, lo que me lleva a creer que es poco común.

En resumen, aquí están mis dos preguntas:

¿Por qué el voltaje de la fuente de la fuente del lado alto se comporta de esta manera? ¿Qué no entiendo? ¿Cómo puedo hacer que mi mosfet detenga por completo la corriente principal tan pronto como el voltaje de la puerta sea nulo?

Editar: para aclarar, aquí hay una imagen de osciloscopio de algunas cosas sobre las que se preguntó en los comentarios: Conductor y suministroel voltaje de suministro de 9 V está en azul. La entrada del controlador está en rosa, la salida del controlador en verde.

La hoja de datos de mi condensador está aquí . Por 1mF por su valor, quise decir 1000uF

Editar 2 Gracias al comentario de Trevor_G, decidí intentar quitar el diodo. Empecé con el diodo Low-Side y la descarga se hizo más lenta. Luego quité también el otro diodo.

Y aquí el resultado con ambos diodos eliminados (imagen de la derecha):ambos diodos

El amarillo es el voltaje de tierra de la puerta, el rosa es el voltaje de la fuente del mosfet de lado alto, el azul es la salida de la resistencia de 10k Ohm

Entonces parece que mi problema proviene del mosfet que actúa como capacitor y luego descarga otro diodo. Lo que necesito es que el voltaje de la fuente vuelva a tierra (en el mejor de los casos, evitando cualquier proceso de descarga lento), lo que me deja con la pregunta: ¿ cómo evitar este comportamiento del condensador del mosfet, qué podría ser una ayuda contra él?

¿Tu conductor no es compatible con el lado alto? No hay circuito de refuerzo.
No veo cómo este TC4432 puede funcionar como un controlador de lado alto "real" en su aplicación.
¿Qué está haciendo su suministro de 9V durante todo esto?
@ Jeroen3 Tienes razón, parece que cometí un error estúpido al elegir el controlador. Definitivamente estoy cambiando eso. Aún así, no estoy seguro de que esta sea la causa de mi problema porque el cambio parece estar funcionando de alguna manera, aunque no de manera óptima. (Probablemente debido al bajo umbral del mosfet)
@Trevor_G El suministro de 9V sufre una ligera perturbación cuando se enciende el Mosfet; de lo contrario, parece estar absolutamente bien
Ya, el controlador equivocado no debería efectuar el apagado. Esperaría que el rastro rosa vuele a menos una caída de diodo cuando cae el amarillo. Me pregunto si el MOSFET está disparado o es falso. ¿Puedes mostrar la señal de la unidad también con puerta y con salida?
¿Verificaste que 9V es plano? ¿Qué es el factor de disipación (tan delta o ESR) de Cap. Eso afecta el cambio de paso en el voltaje. ¿Conoces los efectos de doble capa?
Un enlace de hoja de datos adecuado para el inductor, por favor, y puede aclarar que 1 mF significa 1000 uF; en caso afirmativo, también un enlace de hoja de datos para esa parte.
@Trevor_G Ya verifiqué ambos mosfet e incluso los cambié por otros nuevos solo para estar seguro, sin éxito. ¿Qué quieres decir con "falso"? Hice una edición de la publicación para la entrada y salida del controlador.
@TonyStewart.EEsince'75 9V es plano. (ver edición) Según la hoja de datos, el efecto de disipación del condensador es 0,02. No sé nada sobre el efecto de doble capa, voy a ver esto ahora, pero ¿podría tener algo que ver con mi problema?
"La entrada del controlador está en rosa, la salida del controlador en rosa" - un poco confuso...
@Finbarr Gracias por señalar ese error, eso está corregido
¿Qué es cap p/n? comprobar DF ​​de nuevo. Veo valores más altos.
Suspiro... Volviendo a mirar esto, Q2 está actuando como un capacitor MOSFET, lo que está viendo es esa capacitancia más la capacitancia del diodo D4 descargándose.

Respuestas (1)

La capacitancia del mosfet no es el problema importante aquí. El corazón del problema son los componentes reactivos mal emparejados en el filtro de salida. Cualquier capacitancia parásita en el mosfet inferior (probablemente debido principalmente al diodo o al diseño) presentará algo de voltaje en la terminal de origen de Q1. No porque Q1 no se apague, sino solo por la energía almacenada en el circuito LC y la falta de oportunidad para disiparla.

Vea la siguiente simulación de LTSpice:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Solo 5nF de capacitancia parásita es suficiente para crear la forma de onda que está viendo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si cambio los valores de salida a algo más adecuado: L=3mH, C=60nF y R=150Ohm, pero sigo dejando los 5nF de capacitancia parásita, obtengo algo más esperado:

ingrese la descripción de la imagen aquí

V(n002) es el voltaje de puerta de Q1, V(n004) es el voltaje de fuente de Q1, V(n005) es el voltaje de salida e I(L1) es la corriente a través del inductor de salida.

¡Intenté reducir la resistencia de salida a su valor (no tengo más inductores aquí) y mi problema desapareció de inmediato! (A costa de que aparezca un gran timbre en el voltaje de mi fuente mosfet. Probaré un poco más)