Picos de voltaje en el puente MOSFET H

Como parte de mi esfuerzo por construir un inversor de seno puro, hice el siguiente puente MOSFET H. Esto se conectó a una carga a través de un filtro LC donde las señales PWM se dan como en el diagrama a continuación. La frecuencia PWM es de 16 kHz con conmutación Q1 y Q3 a 50 Hz.

Señales PWM para Q1,Q2,Q3,Q4

Mientras probaba después de trabajar durante unos minutos, el fusible se quemó, Q1 y Q2 fallaron y provocaron un cortocircuito en el drenaje y la fuente.

Para la depuración, quité el filtro, conecté una carga resistiva directamente y reduje el voltaje de suministro a 170V.

Circuito después de modificar

Revisé las señales de puerta de MOSFET individuales. que parece bien. Sin embargo, obtuve la siguiente forma de onda para Vds de Q2. Hay pocos picos que alcanzan los 380 V cuando el voltaje de suministro es de 170 V. Supongo que con una tensión de alimentación de 325 V, estos picos serán mucho más grandes y dañarán los MOSFET.

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¿Cuál es la razón de estos picos?

¿Pueden ser minimizados por un amortiguador RC?

Si es así, ¿cómo puedo calcular los valores para R & C?

Cualquier ayuda es muy apreciada. Gracias de antemano.

Actualizar

Al acercarme más, descubrí que los picos ocurren cuando se enciende el MOSFET opuesto. A continuación se muestran los Vds de Q2 (amarillo) y los Vds de Q4 (cian). Reduje aún más el voltaje de suministro a 90V.

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No relacionado con los picos: ¿tiene un mecanismo de superposición?
Puede minimizar la inductancia por el área de la corriente de bucle que se cambia con cables emparejados. V=LdI/dt luego aplique un límite de 100R+10nF en serie
@VladimirCravero No. Pero he agregado un tiempo muerto considerable y aún no he observado ninguna superposición en las señales de cambio.
@TonyStewart.EEsince'75 Lo siento, no te seguí.

Respuestas (3)

Hay tres causas principales para lo que está viendo, cuál o combinación depende de los detalles de su configuración

Recogida de sonda

Existe la posibilidad de que estos picos no sean reales y sean artefactos de cómo está sondeando. Si está utilizando una sonda x10 o x100, el clip está referenciado a TIERRA. Si está conectando esto a la FUENTE del FET inferior, no será la misma TIERRA que el osciloscopio y, por lo tanto, habrá algo de rebote.

¿No es lo mismo TIERRA? pero el circuito indica que la FUENTE de Q2, Q4 son TIERRA. En la práctica, no se deben simplemente a la inductancia parásita: no todas las tierras son iguales.

Podría recogerse debido a un bucle que creó en el punto de medición.

Pobre diseño de powercore

A continuación se muestra lo que cree que es su diseño (he agregado el condensador DCLink porque realmente espero que tenga uno ...)

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En la práctica es ligeramente diferente

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Al construir físicamente su puente H, es posible que haya elegido la conveniencia en la ubicación o la idoneidad del flujo. La inductancia parásita en ROJO es algo que agravará los sobreimpulsos de conmutación a medida que fuerza la conmutación de la corriente.

Gatedrive y detalles del dispositivo

Dependiendo de los detalles de su controlador de compuerta, es posible que conduzca los MOSFET con demasiada fuerza (resistencia de compuerta demasiado baja), el diseño es deficiente, de modo que el controlador no puede mantener el dispositivo apagado.

El sobreimpulso de voltaje es un subproducto esperado de la conmutación forzada

Finalmente ... siempre habrá un sobreimpulso de voltaje debido a la existencia de inductancia parásita, como siempre habrá una corriente de recuperación inversa. Las mejoras en el diseño pueden mejorar esto, la ralentización de los tiempos de conmutación también puede mejorarlo o, si realmente no se puede reducir... se puede agregar un circuito amortiguador para disipar la energía adicional.

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En cuanto a por qué perdiste el control...

Mientras probaba después de trabajar durante unos minutos, el fusible se quemó, Q1 y Q2 fallaron y provocaron un cortocircuito en el drenaje y la fuente.

Eso puede o no estar relacionado con los sobreimpulsos observados, PERO los aspectos de su control también podrían contribuir: tiempo muerto, ancho de pulso mínimo, etc.

Usé una sonda diferencial y mantuve esas conexiones lo más cortas posible. Entonces, ¿todavía puede haber captación de sonda? Tengo tapas de enlace de CC. Estoy usando módulos de fuente de alimentación aislados para cambiar los MOSFET a través de optoacopladores TLP250. Lo que quiere decir con conducir un MOSFET demasiado fuerte no está claro para mí.
También pensé en agregar un amortiguador. Pero mis cálculos estaban muy lejos. ¿Puedes explicar cómo puedo calcular estos valores? Todo lo que he encontrado en línea está relacionado con minimizar el timbre. Gracias por ayudarme.
Overshoot solo está sonando. Esencialmente, quieren mover un sobreimpulso de voltios por segundo desde el dispositivo de conmutación al amortiguador RC.
Hola JonRB Como actualicé, cuando Q2 está cambiando, sus formas de onda son casi perfectas, los picos aparecen en Q4, que está en estado APAGADO durante todo el período. Creo que se debe a la inductancia parásita que mencionaste. pero, ¿todavía puedo usar un amortiguador RC para esto?

Colocaría un condensador de desacoplamiento después del fusible, ya que algunos fusibles pueden tener una alta inductancia. También colocaría diodos Schottky de acción rápida en los pies para protegerlos.

diodos schottky? Los MOSFET tienen diodos de cuerpo. ¿Debo agregar más externo?
Sí, deberías agregar más externalidad. la razón es que el diodo del cuerpo de la mayoría de los mosfets no es un diodo muy bueno. Si sabe que tiene transitorios que deben sujetarse para suministrar, es mejor usar diodos externos en los pies.
Los schottky también son más rápidos y también ayudan a esparcir las zonas donde se disipa el poder.

La respuesta fue simple, pero se necesitaron 6 mosfets quemados para averiguarlo. El problema estaba en el condensador a granel. Inicialmente se colocó un poco demasiado lejos del puente H. Moverlo cerca, justo al lado del puente y el condensador del filtro parece resolver el problema. Gracias a todos por su contribución.

Picos de voltaje en el puente MOSFET H
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