Reducir con mosfet externo: ¿por qué fuertes sobretensiones?

Construí este circuito, que se supone que entrega corrientes de hasta 20 amperios (cuando todo lo demás funciona...). ingrese la descripción de la imagen aquíEl propósito es (eventualmente) construir una fuente de corriente constante (a diferencia de una fuente de voltaje constante) que se usará para anodizar aluminio. Para mantener la corriente constante, vea la ruta de retroalimentación alternativa con una derivación y un amplificador de instrumentación. Pero deja eso de lado por el momento.

Deje que el voltaje de entrada sea de 19 V y mantenga el divisor de voltaje variable (con un potenciómetro). Cargue alrededor de 4 ohmios.

El problema: algunos voltajes de salida funcionan bien, es decir, el voltaje permanece constante y la corriente (extraída de la fuente) es la esperada. Pero otros voltajes producen un fenómeno extraño: el conmutador está encendido (es decir, el mosfet está encendido casi todo el tiempo), por lo que la corriente aumenta durante muchos períodos (el voltaje en el pin de retroalimentación supera el voltaje de referencia) y da como resultado un fuerte aumento de corriente que da como resultado una limitación de corriente de mi fuente de voltaje y una caída de voltaje. El conmutador se apaga y la corriente vuelve a bajar. Esto se repite varias veces por segundo.

Aquí tomas de alcance, cuando son buenas y malas, acercadas y alejadas (en el tiempo): OKEsto está bien, el voltaje es estable. ingrese la descripción de la imagen aquíSeñal de la foto anterior ampliada. Precaución, señal amarilla medida en la entrada del mosfet, por lo tanto, está invertida (baja = Mosfet encendido). ingrese la descripción de la imagen aquíAquí se produce el problema. El voltaje en el pin de retroalimentación sube demasiado (observe los diferentes voltios/div) y el voltaje de suministro cae (visto en la señal amarilla). ingrese la descripción de la imagen aquíDe nuevo un zoom de la mala señal.

¿Por qué ocurre esto?

A continuación proporciono información adicional que puede ser necesaria.
L = 60uH
C algunos miles de uF
Mosfet - Los
convertidores de canal P utilizados fueron LM2576 y MC34063 (tomas de alcance para este último) con básicamente los mismos resultados.

(Olvidé dibujar la resistencia pull up en la base de T1).
El extraño uso de un transistor envuelto alrededor de un diodo es descargar la capacitancia de la puerta más rápido (imagine que el transistor inferior T2 se apaga, luego la base de T1 se levanta inmediatamente mientras la capacitancia de la puerta es baja -> T1 se enciende y eleva la puerta con una resistencia baja). Esto parece funcionar bien.

(También olvidé dibujar un diodo Schottky de aceleración para T2, pero está ahí, lo prometo :-))

Una pregunta de seguimiento opcional: cuando se usa el circuito de derivación mencionado anteriormente, ocurre el mismo problema todo el tiempo y no se observa un comportamiento predecible.

Editar: también hay grandes condensadores de entrada. Perdón por haber olvidado la mitad de las partes, dibujé el esquema rápidamente. Con entrada me refiero a puerta, de donde se toma el rastro amarillo. Al realizar una toma de alcance en la salida del Mosfet, verá la misma señal de encendido y apagado más un timbre después de que la corriente haya disminuido para que el diodo se convierta más en un condensador.

Al iniciar un proyecto, simplemente establece algunos parámetros sin anticipar qué opciones tiene que justificar después . convertidor de dólar parecía no ser tan crucial.

Además, mi diseño es un desastre, porque he hecho muchos cambios hasta ahora. Dame algo de tiempo para limpiar.

¿Ha verificado que el P-FET de alimentación se esté cambiando cuando el IC del controlador lo está ordenando? Parece que el interruptor conduce más de lo que debería. ¿El FET de potencia está operando en su área de operación segura?
Solo una observación: tome la segunda imagen que cree que está bien, si el rastro azul es la corriente de la fuente, ¿cómo puede seguir aumentando incluso si se supone que el MOSFET está apagado?
Buen punto. El trazo azul es el voltaje en el pin de retroalimentación del IC. Sin embargo, es proporcional a la corriente de salida que debe estar aumentando dada la traza azul. Lo comprobaré, aunque creo recordar comprobar que el Mosfet funcionaba correctamente. Pero debe haber algo mal, lo miraré lo antes posible. (No en el laboratorio hoy)

Respuestas (1)

Estoy sorprendido de que funcione en absoluto.

Ha omitido por completo el componente más importante de cualquier convertidor de dinero, por supuesto que no está funcionando.

¿Dónde están tus condensadores de entrada?

Su fuente de voltaje (presumiblemente una fuente de alimentación de laboratorio ya que menciona activar su limitación de corriente) ni siquiera debería preocuparse por los picos de corriente porque toda la corriente debería provenir de sus condensadores de entrada robustos que se colocan lo más cerca posible del ánodo del diodo de conmutación y fuente del canal P fet.

El amarillo es la entrada del mosfet? No debería poder saber cuándo el MOSFET está encendido o apagado midiendo la entrada, porque sus capacitores de entrada mantendrán el voltaje. Está alimentando esto directamente desde la fuente de alimentación de su laboratorio sin ninguna capacitancia de entrada, ¿no es así?

Los reguladores reductores funcionan extrayendo grandes pero breves cantidades de corriente de entrada. Debe comprender: los MOSFET dan tiempos de subida y bajada de dV/dT como los que el antiguo, lento y terrible LM2576 ni siquiera sabe que son posibles. Necesita algunos condensadores cerámicos sólidos en milímetros (como números de un solo dígito) de la entrada MOSFET y el ánodo del diodo. También necesita algunos electrolíticos agradables y regordetes cerca de la cerámica para proporcionar el almacenamiento de energía a granel que necesita. La ondulación de entrada en el MOSFET debe estar por debajo de 80 mV. Más que esto, y probablemente excederá la clasificación de corriente de ondulación de cualquier condensador electrolítico en la entrada, independientemente de cuán grande sea, incluso a 52 kHz, muchos condensadores electrolíticos serán esencialmente resistivos y se calentarán por la ondulación. Sin embargo, redúzcalo a 80 mV con cerámica y deberían ser seguros.

Además, ese regulador está compensado internamente, por lo que probablemente sea la peor opción para lo que quieres hacer. Incluso si desacoplar correctamente la entrada de su circuito resuelve el primer problema, no tendría tantas esperanzas de que funcione con su amplificador de instrumentación incluido. qué poco margen de fase le quedaba al LM2576 y solo será un oscilador caótico glorificado. Y no podrá hacer nada al respecto porque la salida del amplificador de error no se divide en el pin de compensación de frecuencia, por lo que no puede hacer nada para estabilizarlo.

Además, ese regulador es viejo, caro, lento, terrible, y la única razón por la que lo estás usando es porque encontraste el mismo circuito viejo en línea. No es un circuito muy bueno, especialmente para su aplicación. Recomendaría obtener un chip controlador real que no se fabricó cuando la mayoría de las personas tenían acceso telefónico a Internet. En serio, si el LM2576 fuera una persona y viviera en Ohio, tiene la edad suficiente para votar.

Ya está utilizando un elemento de paso discreto: el transistor PMOS. Solo que lo estás usando con algo que nunca se diseñó para usarse de esta manera. Entonces, literalmente, está haciendo lo que tendría que hacer con un controlador adecuado de todos modos, solo haciéndolo mucho más difícil para usted. Además, los controladores modernos tienen las funciones que desea (regulación de voltaje y corriente constante) incorporadas. Por lo general, hay esquemas que puede copiar sin cambios para su aplicación. Este cachorro podría ser un chip más simple para mirar, en la parte superior de mi cabeza.

Además, una foto de su circuito físico sería útil. Esa es la información más importante cuando se trata de conmutadores. Mucho más importante que el esquema. Ambos son óptimos, por supuesto, pero si solo pudiera darnos el esquema o el diseño, el diseño es la mejor opción.

Olvidé dibujar los límites de entrada, pero están ahí. Probaré con la cerámica. ¿Es posible lograr lo que quiero con estos controladores? Si no, ¿por qué no? ¿Qué hace que su LT sea inherentemente mejor? ¿Cómo podría hacerse variable la corriente constante de su controlador mencionado? Parece que establecer la corriente no es fácilmente posible.