Contexto
Estoy construyendo un convertidor de conmutación de dos etapas bidireccional de 7kW. Cada etapa tiene su propio tablero de control y procesador. Todo el sistema funciona con un riel común de 24 V.
Etapa de aislamiento
Dos puentes H a cada lado de un transformador, funcionando a 18 kHz, ciclo de trabajo del 50 %, conmutación en ambos lados. Gran aislador tonto, sin regulación. El procesador solo alimenta los anchos de pulso, los activa en el arranque y proporciona el retraso adecuado en todo el transformador. Ejecutando un riel dsPIC 30F4013, 5V desde un regulador de conmutación.
Etapa de regulación
Dos IGBT en serie, funcionando a 12 kHz. Si el inferior cambia, sale de la etapa de aislamiento. Si la parte superior cambia, pasa a la etapa de aislamiento. Ejecutando un riel dsPIC 33EP128MC506, 3.3V de un regulador de conmutación.
El misterio
En modo boost, todo el sistema funciona bien, sin problemas en todo el rango de potencia. En el modo buck, obtengo reinicios del procesador cuando el sistema alcanza aproximadamente la mitad de la corriente nominal. Específicamente, el procesador de la etapa de aislamiento se restablece de manera bastante consistente cuando alcanzo un rango de corriente particular. (Definitivamente está relacionado con la corriente. Si le digo a mi software de control que limite la corriente y sigo aumentando el voltaje de entrada, no obtengo fallas). este procesador deja de reiniciarse. Esto me indica fuertemente que el procesador se está reiniciando debido a un apagón. Los contenidos del registro RCON son consistentes con esto como causa de reinicio.
Así que ahora puedo aumentar aún más la corriente. Sin embargo, cuando lo hago, ¡el procesador de la etapa de regulación ahora comienza a reiniciarse! Ese procesador en particular no tiene forma de alterar el nivel de caída de tensión, pero es razonable suponer que esa es la causa. El registro RCON vuelve a ser coherente con la caída de tensión como causa del reinicio.
Así que tengo dos procesadores que se reinician como respuesta a la cantidad de corriente que pasa por mi convertidor, pero solo en una dirección. Es razonable suponer que ambos se están reiniciando en un apagón, debido a algún factor ambiental compartido. Intenté desconectar todos los puntos comunes entre ellos, desconectar la unidad de puente H aguas abajo y redirigir algunos cables. Nada de lo que he descrito cambia. Lo único que ambos procesadores aún tienen en común es su riel de alimentación común y la proximidad física.
El alcance no muestra ninguna desviación en los rieles de alimentación lógicos. Hay algo de ruido de 18 kHz, pero está ahí incluso si conecto ambos extremos de la sonda del osciloscopio al punto de prueba común. De lo contrario, los rieles se ven muy bien. Tengo tapas de cerámica multicapa de 0,1 uF en cada entrada de alimentación de ambos procesadores, y un tantalio de 100 uF también inmediatamente adyacente. El aumento de estas capacidades hasta ahora no ha tenido ningún efecto. Ambas placas de circuitos son de dos capas, con un área de cobre unida al común en la capa inferior directamente debajo de cada procesador. (El procesador se define como estar en la capa superior, por lo que hay material de placa de circuito en el medio).
Todo lo que puedo pensar en probar es algún tipo de reordenamiento físico que involucre proteger los procesadores de los componentes de potencia. ¿Alguien tiene otras sugerencias?
El puente H en el lado de alto voltaje de la etapa de aislamiento tenía una pendiente muy alta cuando los transistores superiores se estaban apagando. Agregar un amortiguador de la serie RC a través de los devanados limitó esta pendiente y movió el problema a donde solo se reiniciaba un procesador, y eso al 95% de la corriente nominal. Duplicar la C (reducir a la mitad la pendiente) eliminó el problema por completo, hasta el 105 % de la corriente nominal.
Conclusión: un dV/dt alto en un convertidor cercano puede emitir suficiente EMI para reiniciar un procesador, de una manera que produce síntomas consistentes con un apagón.
Felicidades por encontrar una solución. Tales problemas intermitentes son generalmente desafiantes.
La causa raíz aún podría ser EMI conducida, con su amortiguador reduciendo el ruido generado de alta frecuencia en los buses y, por lo tanto, solucionando el problema.
Considere aumentar sustancialmente el filtrado en sus rieles lógicos (incluido un filtro LC) y agregar topes de derivación de 10 nF (¿o 1 nF, o ambos?) en los C de derivación de 100 nF, con el objetivo de proporcionar una impedancia de riel baja en un rango de frecuencia muy amplio.
Otro elemento es el control de las corrientes de retorno, específicamente manteniendo la corriente de alimentación fuera de las placas del procesador.
lior bilia
Kvegaoro
Esteban Collings
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