Lidiar con los picos de voltaje es más como curar los síntomas que curar las causas. La gran corriente de entrada parece ser su problema. Las inductancias parásitas y parásitas en su circuito almacenan energía debido a este pico de corriente de irrupción y después de apagar esta energía almacenada provoca los picos de voltaje. La corriente de irrupción se puede reducir mediante el uso de un mecanismo de arranque suave que aumenta lentamente el ciclo de trabajo en el arranque o mediante el control del modo de corriente.

El arranque suave se puede implementar fácilmente con la mayoría de los controladores PWM, pero el control en modo actual es mucho más confiable ya que siempre limita la corriente, no solo durante el arranque. También es más difícil de implementar ya que requiere un transformador de medida de corriente y un controlador PWM adecuado.

Si desea sujetar un pico de voltaje temporal, puede usar un Zener de alto vataje de acción rápida. Estos se denominan "diodos TVS". En este caso, un TVS bidireccional con clasificación de separación de 27 V clasificado para 1,5 kW o 5 kW probablemente resolvería su problema. Estos se utilizan a menudo para prevenir daños por electricidad estática, por lo que están hechos para reaccionar rápidamente. Solo tenga en cuenta que el voltaje de separación es aproximadamente un 30-40% más bajo que el voltaje de "abrazadera máxima", y elija / califique sus piezas en consecuencia.

Además, una de las causas principales del zumbido durante la irrupción es el oscilador LC creado por la carga inductiva y los condensadores en paralelo. Si está utilizando condensadores de baja ESR de alta calidad, ¡esto en realidad sonará más! Esto es especialmente malo con los condensadores cerámicos. Si los picos ocurren solo durante el encendido, es posible que también desee ver los efectos de C6. De manera perversa, una forma de reducir la amplitud del timbre es agregar una pequeña resistencia en serie con el capacitor: 1 ohmio podría ser un buen estadio.

Consulte la sección EDITAR a continuación para ver lo que ahora creo que está sucediendo

Tal vez considere un diodo zener en serie con un diodo normal para devolver el exceso de energía al riel positivo de 24 voltios. Esto sería necesario para ambas mitades del puente. No estoy seguro de si los zeners de 5 vatios serán "suficientemente hombre" porque no se indica el ancho del pulso. Los anchos de pulso más largos del transitorio rebelde significan más potencia disipada en el zener.

La resistencia y el relé son una buena idea, pero podría preocuparme que las cargas más pesadas causen el mismo problema. Un amortiguador RC junto con el zener también podría ser una buena idea.

Si tiene una herramienta de simulación que pueda demostrar adecuadamente el problema, consideraría usarla para probar ideas.

¿También está seguro de que no es un problema de saturación del núcleo al iniciar? Esto puede ser bastante común. ¿Quizás un poco de C9 y saturación?

EDITADO de aquí en adelante: -

Si está viendo grandes picos en los MOSFET, creo que eso no es un problema asociado con la corriente de carga: los diodos incorporados del MOSFET deberían "desviar" el voltaje excesivo de regreso al riel de alimentación V$_{BATT}$. ¿Por qué no están haciendo esto? "¿Están los picos realmente ahí?" es mi primera pregunta. Los osciloscopios son conocidos por detectar picos al medir SMPSU: la conexión a tierra del osciloscopio debe estar muy cerca del punto de medición o las grandes corrientes en el circuito local pueden inducir voltajes "falsos" en la combinación de sonda/cable de tierra.

Si los picos están realmente presentes, entonces los diodos parásitos del MOSFET deberían atraparlos. Obviamente, debe verificar que los diodos parásitos puedan manejar esta corriente. También debe asegurarse de que exista un desacoplamiento de suministro realmente bueno justo en los puntos donde V$_{BATT}$cumple con las fuentes FET. Lo mismo ocurre con los nodos GND cercanos a los otros FET. Sin un buen desacoplamiento en estos puntos, la inductancia de rastreo puede permitir que estos picos sean lo suficientemente altos como para destruir los MOSFET. No creo que pueda confiar en los límites de 4700uF que se muestran en el circuito. Es probable que estos tengan una inductancia parásita significativa debido a su tamaño físico.

Aquí hay una imagen que dibujé en caso de que no estuviera claro. En la parte inferior de la imagen está lo que creo que es la causa más probable: -

Cuando el circuito de conmutación funciona normalmente, esperaría que la corriente del inductor primario tuviera un valor promedio de cero amperios, es decir, podría subir hasta 10 A y bajar hasta -10 A PERO, en el arranque, este nunca es el caso: la corriente tiene que comenzar en cero amperios y durante los primeros ciclos podría ser la corriente más grande que jamás encontrará el MOSFET. Esto, si no se tiene en cuenta correctamente, hará que el núcleo se sature. Tener una gran carga en el encendido no empeora la saturación, pero aumentará la corriente excesiva que ven los MOSFET.

¿Qué sucede cuando el núcleo se satura? Bueno, antes de la saturación, la corriente podría aumentar a (digamos) 1 amperio por microsegundo. Durante ya través de la saturación, esta "velocidad" puede duplicarse o triplicarse y es esta corriente excesiva máxima la que creo que está matando a los MOSFET.

Se puede evitar que el núcleo se sature agregando un pequeño espacio de aire; esto podría significar más vueltas para devolver la inductancia primaria al objetivo de diseño PERO, el efecto neto (incluso después de agregar esas vueltas) es la fuerza magnetomotriz (amperios -giros) será más pequeño. Recuerde inducatcne se eleva como vueltas al cuadrado; MMF aumenta proporcionalmente a las vueltas.

Otro método es hacer funcionar el oscilador a una velocidad más alta durante el arranque; esto acorta el tiempo de "carga" de la inductancia primaria y la corriente se puede "hacer" para que no alcance la saturación; esto solo es necesario durante unos pocos milisegundos, pero Vale la pena considerarlo como una alternativa al rediseño del núcleo/giros.