Problema de señal de puerta en mi flyback

Aquí está mi diseño de convertidor flyback .

Vin: 110V
Vout: 24V
Iout: 1A (max)
Eficiencia deseada: 85%
Transformador ->
P1: 6T
S1: 6T
S2: 5T (aux)
Vro: 24V
EFD30
Determiné 15uH para Lp
Ls1: 15uH y Ls2: 8uH
SMPS IC : NCP1252-A (ciclo de trabajo máx.: 48 %) hoja de datos
Mosfet: hoja de datos STP75NF20

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Cuando el transformador no está conectado al circuito, la señal PWM en la puerta mosfet es CLARA y CORRECTA .
Pero, el transformador está conectado al circuito, la forma de la señal de puerta se está interrumpiendo . Pensé que el SMPS IC no podría generar la señal de puerta cuando se conecta directamente con mosfet . Entonces, usé un controlador mosfet . Pero el resultado es el mismo. ¡Frustración! Entonces, mi eficiencia sigue siendo baja (25%)
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¿Por qué se interrumpe la señal de la puerta?

Medí la inductancia de fuga como 5uH. ¿La inductancia de fuga causa un problema con PWM?

La señal de la puerta se ve bien, entonces, ¿cuál es su problema real? Quiero decir que podría mirar cualquier señal y ser demasiado exigente con este matiz o ese matiz, pero, ¿hay algo realmente mal con su diseño que hace que no funcione correctamente? ¿Qué corriente máxima fluye a través del primario de su transformador flyback? Calculo 13 amperios.
El IC puede generar 500 mA y hundir 800 mA en el controlador de compuerta, y se caracterizó con una capacitancia de 1 nF (tiempos de subida y bajada de 28 ns y 22 ns). Está operando a cerca de 500 kHz, por lo que supongo que la corriente de la unidad es insuficiente para su aplicación; en este caso, la solución correcta es un controlador discreto con mayor capacidad de sumidero/fuente.
¿Es la corriente a través del transformador y el MOSFET lo que cree que debe ser? La corriente debería ser fácil de medir ya que tiene resistencias de detección.
El voltaje de drenaje y Vsense en las resistencias tienen parásitos. Entonces, cambié con 0R y cancelé la detección actual. Además, utilicé VCC externo para IC. Pero, el resultado no se cambia.
Posible problema de sondeo del osciloscopio: debe tener mucho cuidado al sondear con corrientes altas. Use un clip de resorte y un pin de tierra muy local.
Medí otro alcance. No hay problema con el alcance. La eficiencia es muy baja. Conecté un reosta y configuré una corriente de salida de 1A (24Vx1A). Pero, la corriente de entrada es 1A (110Vx1A)
No el alcance en sí, sino la configuración de la sonda. ¿Qué tan corto es su cable de tierra?
Mi sonda de tierra es demasiado larga. Pero, en mi opinión, la medición es cierta. Porque el mosfet se calienta demasiado y el eff. Es muy bajo
No verá la forma de onda correcta cuando utilice un cable de tierra largo.
¿Alguna vez has oído hablar de la meseta de Miller? Solo puedo sugerir que eche un vistazo a cualquier nota de aplicación de conducción MOSFET.
Tal vez la meseta de Miller es la fuente de mi problema. Examinaré la meseta de Miller y revisaré mi circuito. Escribiré el resultado aquí.
El MOSFET no parece apropiado para cambiarlo a 500 kHz. ¿Lo eligió deliberadamente por alguna razón específica?
Elijo este mosfet porque está disponible en nuestro stock. Disminuí la frecuencia a 125 kHz. Sin embargo, la señal de la puerta está rota. Además, otra aplicación en nuestros dispositivos usa 125 kHz y el mismo mosfet. No hay problema en esa aplicación. Pero, la topología es diferente y directa . Selecciono esta frecuencia ( 470 kHz ) para usar un transformador de menor tamaño como el EFD15 . Cambiaré el transformador en el futuro .
La hoja de datos que está vinculando no es la hoja de datos del STP75NF20. La captura de pantalla de los datos también proviene de esa hoja de datos incorrecta. El STP75NF20 parece ser más adecuado.
¡Lo siento mucho! Actualicé el enlace y eliminé el SS.
@carloc Have you ever heard of Miller plateau? I can only suggest to have a look to any MOSFET driving application note. Usé un controlador mosfer (tótem) y resolví este problema. Porque los valores de resistencia Rsoucre y Rsink de NCP1252 IC son muy altos. Calculé la resistencia máxima de Rgate. Debe ser de 4,88 Ohm máx. Disminuí la disipación de energía.

Respuestas (1)

No tengo ninguna respuesta sobre las señales distorsionadas de la unidad de puerta, pero enumeraré algunos errores que veo:

  • Para PAG O tu T = 24 W y F S W = 500 k H z , la inductancia primaria será mucho mayor que 15 m H incluso para DCM. Sin embargo, vamos a ver lo que eso 15 m H causas:

  • Si obliga al convertidor a generar 24 vatios, el chip controlador aumentará el tiempo de encendido para mantener la energía requerida que será almacenada por la inductancia primaria ( su campo magnético, en realidad) y luego transferida a la secundaria (Recuerde V I norte = L pag   i pag pag k / t o norte , y mi pag = 0.5   L pag   i pag pag k 2 ), pero el ciclo de trabajo está limitado a ~%48 por el chip controlador, como se ve en el oscilograma.

  • Para L pag = 15 m H y t o norte = 1 m s (es decir, ciclo de trabajo limitado), la corriente máxima será ~7.3A y la corriente RMS será 3A. Es por eso que ve una corriente de entrada de ~ 1A en una entrada de 110 VCC.

Entonces, tal vez la distorsión sea causada por la limitación del ciclo de trabajo. Aumente la inductancia primaria a algo alrededor 100 − 120 m H y mira lo que pasa.

NOTA: El transformador de un convertidor flyback debe tener un entrehierro porque la mayor parte de la energía se almacena en el mismo entrehierro.

Por cierto, dado que no compartió el esquema completo, asumo que el ciclo está correctamente cerrado.

PD: Saluda a Oguz Bey y Selman Bey de mi parte :)

Implementaré tu sugerencia y escribiré el resultado aquí. Aleykum selam :)
@BunyaminTAMAR De uno de sus comentarios anteriores: Also, another application in our devices uses 125 kHz and same mosfet. No problem at that app. But, topology is different and forward.Probablemente sea el convertidor ferroviario de 72 a 24 150 W que diseñé cuando trabajaba allí. Ahora bien, si su objetivo es diseñar un convertidor alternativo para el ferrocarril, no utilice nunca la topología flyback . El convertidor no pasará las pruebas EMC ferroviarias, se lo aseguro.
Supongo que: La energía almacenada en tiempo ton se transfiere en tiempo toff , por lo que se produce el problema de EMC. Dado que hay una transferencia instantánea en la topología directa, no hay problema. ¿Es verdad?
@BunyaminTAMAR no, no exactamente. Hay otras cosas, y todas están fuera de contexto aquí. Simplemente tome la declaración anterior como una recomendación.
Now if your aim is to design an alternative converter for railway then do not ever use flyback topology. The converter will not pass the railway EMC tests, I assure you.pero aún tengo que resolver este problema
@BunyaminTAMAR luego pruebe las sugerencias en mi respuesta. Buena suerte.
Problema de señal de puerta en mi flyback
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