Не пойму

Обсуждаем построение светодиодных драйверов, особенности питания разных типов светодиодов.

Не пойму

Сообщение FLAGG » 07 окт 2017, 15:29

Добрый день, коллеги :D
Потребовалась простая повышайка, собрал - и наткнулся на проблему: непонятно ведет себя ключ.
Собственно схема:
1.jpg
1.jpg (48.18 KIB) Просмотров: 1770

Форма напряжения на затворе (желтый) и стоке (голубой).
2.jpg
2.jpg (51.16 KIB) Просмотров: 1770

Т.е. ключ отрывается при нулевом потенциале на затворе.
Форма напряжения на токовом резисторе (голубой) и сигнал затвора (желтый)
3.jpg
3.jpg (44.53 KIB) Просмотров: 1770

Не пойму причину этой незадачи.
Помогите, пожалуйста.
FLAGG
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 229
Зарегистрирован: 12 апр 2013, 12:38
Откуда: Екатеринбург
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Не пойму

Сообщение Nikus » 07 окт 2017, 17:47

Чёт мне кажется, что включение измерительного резистора в цепь истока не годится в схеме бустера-повышайки. Она ведь как работает: ключ замыкается, ток в индукторе разгоняется до удвоенного значения выходного, далее ключ размыкается, ток спадает до нуля, цикл повторяется. С большим индуктором, значит, ток будет разгоняться до 150% и спадать до 50%. Результат сглаживается выходным конденсатором, до требуемого уровня пульсаций. И получается, что на измерительный вход чипа подаётся это скачущее на +/- 30..50% от нормального значения напряжение, что и видно на голубом луче осциллографа: во-первых, там импульсы, а я бы на месте чипа ожидал увидеть постоянный ток, или медленно меняющийся потенциал, пропорциональный скважности управляющего ключом сигнала, а во-вторых, на нём дикие "шумы" в виде узких пиков по фронтам импульсов, что говорит об ЭДС самоиндукции в цепи стока-истока, в моменты коммутации, оно и понятно из схемотехники и индуктивности коммутируемого дросселя.

В общем, когда ключ открывается, его исток подпрыгивает на короткое время на пару-тройку Вольт, напряжение управляющего сигнала затвор-исток становится ниже порогового и ключ оказывается в неустойчивом состоянии, вот-вот закроется. Между прочим, это повышает сопротивление канала и повышает нагрев. Иногда и закрывается, судя по исциллограммам - если заряд от чипа не успевает насытить 2 нФ входной ёмкости затвора в эти первые микросекунды. Думается, если исток завязать напрямую на землю, переключив к токовым резисторам лишь (-) нагрузки и вход CS чипа, чип начнёт измерять постоянный ток нагрузки, а не скачущий ток подкачки, и все болячки пройдут. Эти резисторы также ограничивают ток ключа, что хорошо транзистору, с другой стороны они добавляются к сопротивлению канала 0.38 Ом и это снижает скорость накачки тока в индуктор более чем в 2 раза, поэтому нужно тщательно всё перепроверить, кто на что способен из применяемых компонентов.

Если нет, можно попробовать полевик с меньшей ёмкостью затвора, для сравнения. Или даже конденсатор небольшой ёмкости, в параллель резисторам. Ну и классика - сильноточные цепи сток-исток, вплоть до сглаживающих конденсаторов на питании и выходе, должны быть толстыми и короткими, управляющие сигналы - тоже короткими, и перепендикулярными к сильноточным. А ещё последовательно с затвором транзистора ставят резистор 33-100 Ом, не знаю, нужен ли здесь, он как раз демпфирует переходные процессы в затворе.
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Не пойму

Сообщение FLAGG » 07 окт 2017, 17:58

По-моему - несколько сумбурно, не очень понял.
1. "измерительный вход чипа" это про LD или CS?
2. Не увидел на осциллограмме момента, когда ключ ЗАКРЫЛСЯ при наличии управляющего сигнала.
Ситуация с точность до наоборот: ключ ОТКРЫВАЕТСЯ при отсутствии управляющего сигнала.
Да, и на затвор сигнал поступает через простенький драйвер: диод, pnp, 2 резистора. Это должно исключить, ну или - минимизировать влияние заряда и емкости затвора ключа.
FLAGG
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 229
Зарегистрирован: 12 апр 2013, 12:38
Откуда: Екатеринбург
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Не пойму

Сообщение Nikus » 07 окт 2017, 18:14

LD я не рассматриваю, он относится к ООС по напряжению.
Драйвер на схеме хорошо бы изобразить тоже.
Для начала снимите осциллографом сигнал с затвора не относительно земли, а относительно истока. Увидите то, что закрывает или открывает ключ, среди прочих всплесков. От этого и нужно избавиться.

FLAGG писал(а):Ситуация с точность до наоборот: ключ ОТКРЫВАЕТСЯ при отсутствии управляющего сигнала.

Вы сами пишете, что у ключа нулевой уровень затвора = открытие, а в осциллограммах - наоборот, жёлтый инвертирован что ли?
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Не пойму

Сообщение FLAGG » 07 окт 2017, 19:18

Nikus писал(а):LD я не рассматриваю, он относится к ООС по напряжению.
FLAGG писал(а):Ситуация с точность до наоборот: ключ ОТКРЫВАЕТСЯ при отсутствии управляющего сигнала.

Вы сами пишете, что у ключа нулевой уровень затвора = открытие, а в осциллограммах - наоборот, жёлтый инвертирован что ли?

Осциллограммы относительно истока:
4.jpg
4.jpg (84.38 KIB) Просмотров: 1745

5.jpg
5.jpg (47.63 KIB) Просмотров: 1745

Высокий уровень управляющего сигнала на затворе открывает ключ, а низкий - запирает, все правильно. НО! После того, как ключ закрылся, он несколько раз приоткрывается, при это на затворе - низкий (запирающий) уровень. Эти приоткрытия находятся в линейной зоне работы ключа, он начинает греться, амплитуда этих приоткрытий возрастает до почти полного открытия ключа (см. осциллограммы в старте). При этом, повторюсь, на затворе - низкий, запирающий уровень.
Да, увидел мелкие всплески на затворе, коррелирующие с приоткрытием ключа: что бы это могло такое быть?
FLAGG
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 229
Зарегистрирован: 12 апр 2013, 12:38
Откуда: Екатеринбург
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Не пойму

Сообщение Nikus » 07 окт 2017, 20:09

В выходной цепи колебательный контур и звон дросселя - каждую вторую половину закрытой части упр. импульса.

Сразу после закрытия ключа накачанный индуктор через открытый диод заряжает конденсатор и питает нагрузку. Затем диод D2 закрывается, а остатки магнитного потока в дросселе, при закрытом транзисторе, болтаются туда-сюда реактивной энергией (звон-резонанс на частоте 800кГц-1МГц) с весьма приличной амплитудой. В моменты времени, когда амплитуда ОЭДС максимальна, каким-то образом это передаётся на затвор - возможно, через паразитную ёмкость сток-затвор, порядка 150 пФ если правильно помню из даташиты, а может и через неудачную разводку или наводку. В общем, эта болтанка дросселя и приоткрывает ключ снова и снова.
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Не пойму

Сообщение FLAGG » 07 окт 2017, 20:38

Похоже. Есть идеи, как это победить?
FLAGG
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 229
Зарегистрирован: 12 апр 2013, 12:38
Откуда: Екатеринбург
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Не пойму

Сообщение Nikus » 07 окт 2017, 20:55

FLAGG писал(а):Похоже. Есть идеи, как это победить?

Есть :)
Попробуйте драйвер к полевику из 2-х биполярников разной структуры, по двухтактной схеме, чтобы ток нуля был приличным (от нескольких десятков мА). Это уберёт влияние через паразитную ёмкость, и, возможно, даже простит не очень удачную разводку.

Конкретно в цифрах, значит, частота звона 1МГц через ёмкость 150пФ внутреннюю полевика + монтажа, допустим, 30 пФ даёт эквивалентное сопротивление 1/(2*pi*f*C) = 1/(6.28 * 10^6 * 180*10^-12) = 885 Ом. Амплитуда звона дросселя, из осциллограммы - 20В. Наводимый паразитный на затвор ток - весьма ощутимый, 22 мА. Значит, ток нуля драйвера должен быть обеспечен на уровне 100-200 мА, чтобы гарантировано прибить все поползновения к самооткрытию. Смотрим сколько может отдавать чип, делим надвое, отношение токов даёт минимальное h21э драйвера, и верхняя рабочая частота драйвера должна минимум на порядок превышать частоту звона - это обеспечить довольно легко (керамический конденсатор по питанию драйвера тоже не помешает, и земля для него должна быть "хорошей").

За это сообщение автора Nikus поблагодарил:
FLAGG (07 окт 2017, 21:29)
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Не пойму

Сообщение FLAGG » 07 окт 2017, 21:28

Спасибо :D
Сначала попробую зашунтировать дроссель медленным диодом со снаббером.
FLAGG
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 229
Зарегистрирован: 12 апр 2013, 12:38
Откуда: Екатеринбург
Благодарил (а): 4 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Не пойму

Сообщение Nikus » 07 окт 2017, 21:50

FLAGG писал(а):Спасибо :D
Сначала попробую зашунтировать дроссель медленным диодом со снаббером.

Да, с медленным диодом и демпфирующей цепочкой может получиться загасить (если ток не регулировать и скважность в целом не меняется). Я сначала подумал про быстрый диод, но он включится раньше и съест весь накопленный буст-запас.

С другой стороны, а надо ли уничтожать магнитное поле в дросселе? Если рассмотреть осциллограммы, скважность импульсов меняется и фаза колебания звона, в момент открытия ключа новым импульсом, может быть произвольной. Сам звон стремится к Uпит и за нерабочее время его амплитуда падает в 2 раза после 2-3 колебаний, т.е. к началу нового импульса в дросселе хранится ещё половина от той энергии, что в ней оставалась в момент закрытия D2. Но т.к. фаза нового импульса произвольна, относительно фазы звона, эта энергия иногда содействует, иногда противодействует, можно считать её реактивной и вносить в графу тепловых потерь, т.к. в среднем от неё используется 0. А можно попробовать сохранить эту энергию, если задержать фазу открытия ключа до правильного момента времени, когда нет противодействия болтающейся ОЭДС к прикладываемому через ключ источнику питания. Такой хитрый драйвер к полевику надо применить, или может, уже готовые бустовые DC-DC оптимизированные чипы делают, кто знает?
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.


Вернуться в Питание и подключение светодиодов

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Bing [Bot], Corroner, Светочъ, Google [Bot], Google Feedfetcher, mailru, MAQ, mishaber, olegbr, Pavel Mirleda, Reneo, Simona, Vasya0000, vectah, vovansk, Zadnitca, zinus, Дмитрий Лессан, Яндексбот