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求助:Boost电路,驱动信号波形振荡,如何解决(附图)

一个简单的boost电路,PWM是由FPGA产生.驱动IC是FAN7390,MOSFET是IRFP4242.关断后PWM 输入信号和驱动输出信号严重振荡.不知道是尖峰电压导致还是地线没处理好,或者其他原因.恳请大家帮忙分析和提供解决方案.多谢!
PCB图和原理图如下:
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/79/3324331248990185.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

输出波形
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/79/3324331248990375.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/79/3324331248990826.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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rouce
LV.2
2
2009-08-02 13:35
自己顶一下.怎么都没人回答,欢迎大家来讨论.我比较菜,这已经是我第三块PCB板了.总是冒出各种各样的问题.开始着急了,走过路过的,请进来赐教.小女子不胜感激.
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ttkx365
LV.5
3
2009-08-02 13:55
@rouce
自己顶一下.怎么都没人回答,欢迎大家来讨论.我比较菜,这已经是我第三块PCB板了.总是冒出各种各样的问题.开始着急了,走过路过的,请进来赐教.小女子不胜感激.
如果你不是专业PCB设计人士,实际经验不是很丰富,旁边又没有高手指点,你要做30片甚至30片的N倍,将各个元件的布置,各个层的走线都尝试过,就象神农尝百草一样都试验过了,你才会将PCB设计得轻车熟路.所以,不要着急,多尝试,才长进.
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rouce
LV.2
4
2009-08-03 23:18
@ttkx365
如果你不是专业PCB设计人士,实际经验不是很丰富,旁边又没有高手指点,你要做30片甚至30片的N倍,将各个元件的布置,各个层的走线都尝试过,就象神农尝百草一样都试验过了,你才会将PCB设计得轻车熟路.所以,不要着急,多尝试,才长进.
多谢鼓励
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rouce
LV.2
5
2009-08-04 06:01
自己再顶!!!
今天在信号输入端加了光耦,效果没改善:(
各位支些招吧!!!我也好做不同的测试,现在有点摸不着头脑...
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ttkx365
LV.5
6
2009-08-04 08:35
@rouce
多谢鼓励
很好奇你的4个脚的电容是什么电容?
虽然自己是个半桶水,看到你的回复感到你是个有毅力人,提供一些我自己的经验,如果经过你的检验,这些经验是不对的甚至是有害的,不要认为我是有意害人的:).
1.参数允许的情况下,能用SMD元件的就不要用DIP的元件.
2.如你的PCB图上的元件,不要选择共阴肖特基,在没有条件只能选用共阴肖特基的情况下,只用其中的一只,另一只不要并联用.
3.散热片一定要接地,各个功率元件尽量不要共用散热片.
4.条件允许的情况下,PCB板要设置一个中间接地层.
5.多看一些国际顶尖公司的器件应用数据表,其中大多会有使用他们的器件的注意事项,这个就是很好的高手老师在指导你了.
再说一个与技术无关的,既然你引出的是一个需要大家帮你解决的问题,不是一个有趣的科学发现,就不要用"欢迎大家来讨论",现在这个网的人气已经很低了,这个社会的风气也已经很经济实效的了,真正的高手是很忙碌的了,如果.......不说了,知道的就应该明白,不知道的说了也白说.
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rouce
LV.2
7
2009-08-05 00:33
@ttkx365
很好奇你的4个脚的电容是什么电容?虽然自己是个半桶水,看到你的回复感到你是个有毅力人,提供一些我自己的经验,如果经过你的检验,这些经验是不对的甚至是有害的,不要认为我是有意害人的:).1.参数允许的情况下,能用SMD元件的就不要用DIP的元件.2.如你的PCB图上的元件,不要选择共阴肖特基,在没有条件只能选用共阴肖特基的情况下,只用其中的一只,另一只不要并联用.3.散热片一定要接地,各个功率元件尽量不要共用散热片.4.条件允许的情况下,PCB板要设置一个中间接地层.5.多看一些国际顶尖公司的器件应用数据表,其中大多会有使用他们的器件的注意事项,这个就是很好的高手老师在指导你了.再说一个与技术无关的,既然你引出的是一个需要大家帮你解决的问题,不是一个有趣的科学发现,就不要用"欢迎大家来讨论",现在这个网的人气已经很低了,这个社会的风气也已经很经济实效的了,真正的高手是很忙碌的了,如果.......不说了,知道的就应该明白,不知道的说了也白说.
4个脚的电容是Film电容.
谢谢你给了这么多的建议.经过几次发贴,发现自己发贴水平很有限,这边的人气也有限:)

对于第2点,肖特基最好不要并联用,是因为不对称,导致不良结果吗?我用的是CREE公司的二极管,datasheet上说可以并在一起使用,所以我就并在一起了.其实我的MOS管已经带有内置二极管,可以不用外接二极管.只是为了得到更好的结果.
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2009-08-05 08:23
在MOS管输入端加防寄生震荡电阻及关断泄放回路,是否有改善
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楚天?
LV.8
9
2009-08-05 09:06
@rouce
自己再顶!!!今天在信号输入端加了光耦,效果没改善:(各位支些招吧!!!我也好做不同的测试,现在有点摸不着头脑...
输入电压有40V那么高么?
看起来好像是肖特基二极管的结电容+开关管的结电容一起在震荡.
在两端并联个RC吸收,参考 R=4.7,C=472

肖特基二极管反向恢复时间几乎为零,但是他的结电容也是不容忽略的.这同样会导致谐振问题.所以,超过200V几乎很少用肖特基,除了成本与工艺问题以外,优势几乎丧失也是一个因素.
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ttkx365
LV.5
10
2009-08-05 09:18
@楚天?
输入电压有40V那么高么?看起来好像是肖特基二极管的结电容+开关管的结电容一起在震荡.在两端并联个RC吸收,参考R=4.7,C=472肖特基二极管反向恢复时间几乎为零,但是他的结电容也是不容忽略的.这同样会导致谐振问题.所以,超过200V几乎很少用肖特基,除了成本与工艺问题以外,优势几乎丧失也是一个因素.
O,真正的高手楚天大侠也来了,你的问题应该能解决的了.以前我都多次得到楚天大侠的指教,得益非浅,致敬!
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rouce
LV.2
11
2009-08-06 08:31
@楚天?
输入电压有40V那么高么?看起来好像是肖特基二极管的结电容+开关管的结电容一起在震荡.在两端并联个RC吸收,参考R=4.7,C=472肖特基二极管反向恢复时间几乎为零,但是他的结电容也是不容忽略的.这同样会导致谐振问题.所以,超过200V几乎很少用肖特基,除了成本与工艺问题以外,优势几乎丧失也是一个因素.
输入电压高于40V,当前处于测试过程,电压我加到50V或60V,但最后输入电压将在86-172V之间变化.

谢谢大侠的建议.我并联了RC电路,Vd电压振荡确实改善很多.但是开关信号还是有很多振荡,关断的时间还是有点长,怕损耗太大.请看图:
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/80/3324331249518617.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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rouce
LV.2
12
2009-08-06 11:11
@楚天?
输入电压有40V那么高么?看起来好像是肖特基二极管的结电容+开关管的结电容一起在震荡.在两端并联个RC吸收,参考R=4.7,C=472肖特基二极管反向恢复时间几乎为零,但是他的结电容也是不容忽略的.这同样会导致谐振问题.所以,超过200V几乎很少用肖特基,除了成本与工艺问题以外,优势几乎丧失也是一个因素.
我去掉二极管D3,效果改善一点,不够显著.还是有很多振荡
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楚天?
LV.8
13
2009-08-06 11:20
@rouce
输入电压高于40V,当前处于测试过程,电压我加到50V或60V,但最后输入电压将在86-172V之间变化.谢谢大侠的建议.我并联了RC电路,Vd电压振荡确实改善很多.但是开关信号还是有很多振荡,关断的时间还是有点长,怕损耗太大.请看图:[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/80/3324331249518617.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
8楼的朋友说的有道理.
在驱动芯片的输出到MOS的G之间串联一个电阻,电阻的位置要靠近G.这个电阻的参考范围是2R2--470R.范围很大哦.呵呵
一般来说,越小则开关速度越快,但是因为过大的di/dt使得栅极上边有比较严重的震荡.减小的办法是降低栅极驱动回路的离散电感,降低驱动速度.同时过高的栅极dv/dt变化以及震荡也会使得DS波形混乱不堪.此时栅极驱动功率较高且MOS损耗也会较大,这也是硬开关电路频率不宜过高的原因之一.
增大RG后,栅极以及漏极波形会相当程度的改善,但是由于MOS会有一部分时间进入横流区,所以开关损耗也会随RG增大而增大.但是此时的EMI较好.并且波形干净,总体来说,是各有利弊的.
一般对于软开关电源来说,由于开关管是出于ZVS/ZCS状态,此时对栅极的开关速度要求不高,所以RG可以选择的稍大一些.我记得艾默生的2900W通信电源中,驱动用的是21814,RG是200ohm---时间有点久了,记得不太清晰.
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l003zi
LV.4
14
2009-08-06 13:04
@rouce
我去掉二极管D3,效果改善一点,不够显著.还是有很多振荡
是不是这个Mos管子的寄生参数本身很大?
不得已可以更换一个mos试试.
如果换了还是不行,一般来说,就需要调整驱动电阻,如前所说,
增大驱动到G的电阻可以增大衰减速度,减小震荡.
另外,试着给DS两端并联0.1~3n左右的高压陶瓷电容可能能减小震荡.

最后要说的是,如果整个电流的效率和指标达到,那么有没有震荡都无所谓!
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楚天?
LV.8
15
2009-08-07 00:18
@l003zi
是不是这个Mos管子的寄生参数本身很大?不得已可以更换一个mos试试.如果换了还是不行,一般来说,就需要调整驱动电阻,如前所说,增大驱动到G的电阻可以增大衰减速度,减小震荡.另外,试着给DS两端并联0.1~3n左右的高压陶瓷电容可能能减小震荡.最后要说的是,如果整个电流的效率和指标达到,那么有没有震荡都无所谓!
有时候,波形很难看是因为测量的地线没有选取好.或者测量用的仪器与开关电源之间有干扰.因为DSO的输入阻抗太大了,一点点的耦合都能产生很大的信号叠加到DSO上边.
所以,如果手边的仪器不是很顶级,也可以怀疑着用的.
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rouce
LV.2
16
2009-08-07 11:42
@angryheart
在MOS管输入端加防寄生震荡电阻及关断泄放回路,是否有改善
谢谢各位!
今天在输入端加了4.7R,振荡没有了,只是关断时间有些长.150-200ns. 我想明天加个小点的电阻或者并个反向二极管.看看能不能加快关断时间和减少振荡.

另外,我还是很想能做出一个快速关断且无振荡的电路,期待中..
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l003zi
LV.4
17
2009-08-07 12:18
@楚天?
有时候,波形很难看是因为测量的地线没有选取好.或者测量用的仪器与开关电源之间有干扰.因为DSO的输入阻抗太大了,一点点的耦合都能产生很大的信号叠加到DSO上边.所以,如果手边的仪器不是很顶级,也可以怀疑着用的.
能把问题想到测试设备,绝对是高手,
期待和你交个朋友!
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楚天?
LV.8
18
2009-08-11 13:41
@rouce
谢谢各位!今天在输入端加了4.7R,振荡没有了,只是关断时间有些长.150-200ns.我想明天加个小点的电阻或者并个反向二极管.看看能不能加快关断时间和减少振荡.另外,我还是很想能做出一个快速关断且无振荡的电路,期待中..
快关且无震荡……或许不如用软开关电路,对栅极的开关速度可以要求低很多,且效率会略有提升.不过整体而言,优势不明显,劣势倒是不少.呵呵
如果以学习的态度去讨论,你可以尝试一下,对电源的理解会加深许多的.
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2009-08-16 13:56
@楚天?
快关且无震荡……或许不如用软开关电路,对栅极的开关速度可以要求低很多,且效率会略有提升.不过整体而言,优势不明显,劣势倒是不少.呵呵如果以学习的态度去讨论,你可以尝试一下,对电源的理解会加深许多的.
向大家学习.
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