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基于mosfet的电路输出不稳定

 
 
原理图,采用的 是Marx电路形式,如图所示,开关采用的IXYS公司的mosfet,制作成板子后,负载处(200欧)输出波形在充电电压比较低的时候正常,如下图所示:
      
但继续升高充电电压后,当输出波形电压达到约1500V以上的时候,波形出现不稳定,如下图所示,
  
 
请问达人们这是什么原因造成的呢?会不会是因为mos管出现了二次导通?
 
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2011-03-19 13:50

麻烦各位不吝赐教哈,在这先谢过了

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2011-03-19 23:41
@lakers3721
麻烦各位不吝赐教哈,在这先谢过了
要检查你的实际电路。有可能是充电过程中的密勒效应造成的结果。
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2011-03-20 11:52
@让你记得我的好
要检查你的实际电路。有可能是充电过程中的密勒效应造成的结果。

 

 

让你记得我的好兄,这是我的驱动输出波形,却是上升过程中共有个下跌的现象,这是不是就是你说的米勒效应?该如何解决呢?是因为驱动能力不够还是驱动电阻的问题呢? 另外,我用的mos管(ixfx26N120P)Ciss的值有点大,为14nF.

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liuhou
LV.9
5
2011-03-20 22:33
@lakers3721
  [图片]让你记得我的好兄,这是我的驱动输出波形,却是上升过程中共有个下跌的现象,这是不是就是你说的米勒效应?该如何解决呢?是因为驱动能力不够还是驱动电阻的问题呢? 另外,我用的mos管(ixfx26N120P)Ciss的值有点大,为14nF.
驱动能力不够吧,斜度很大啊。。
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2011-03-20 22:46
@lakers3721
  [图片]让你记得我的好兄,这是我的驱动输出波形,却是上升过程中共有个下跌的现象,这是不是就是你说的米勒效应?该如何解决呢?是因为驱动能力不够还是驱动电阻的问题呢? 另外,我用的mos管(ixfx26N120P)Ciss的值有点大,为14nF.

驱动的确有点问题。

但是,是否这个驱动问题就是造成输出的问题,二者之间是否有联系。你最好能把两个波形同时观察。这样可以帮助判断。

因为不清楚你的实际电路。所以无法判断你的问题究竟是驱动能力不够,还是驱动电阻的问题。

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2011-03-21 10:38
@让你记得我的好
驱动的确有点问题。但是,是否这个驱动问题就是造成输出的问题,二者之间是否有联系。你最好能把两个波形同时观察。这样可以帮助判断。因为不清楚你的实际电路。所以无法判断你的问题究竟是驱动能力不够,还是驱动电阻的问题。

  照理说接的应该与驱动波形前沿这个凹陷没有关系,因为驱动信号时前沿有凹陷,对应的mos开通,负载输出前沿没问题,而其出问题的是后沿,即mos关断后出现的不稳定现象。我尝试过把驱动电阻调大,则输出脉冲前沿便缓,但是出现不稳定的起始电压提高了,约为2.7kV(原来是1.5kV左右)。如下图所示:

   

mos管GS两端的电压波形:

  

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2011-03-26 12:21
@lakers3721
  照理说接的应该与驱动波形前沿这个凹陷没有关系,因为驱动信号时前沿有凹陷,对应的mos开通,负载输出前沿没问题,而其出问题的是后沿,即mos关断后出现的不稳定现象。我尝试过把驱动电阻调大,则输出脉冲前沿便缓,但是出现不稳定的起始电压提高了,约为2.7kV(原来是1.5kV左右)。如下图所示:[图片] [图片]  mos管GS两端的电压波形:[图片]  

最下面的这张图,里面两个信号分别是什么?

另外,请贴出你的实际电路图。

用MOS管来做,和你仿真的那个图,实际上是有些区别的。主要是驱动部分的共地,可能存在问题。

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2011-03-28 12:24
@让你记得我的好
最下面的这张图,里面两个信号分别是什么?另外,请贴出你的实际电路图。用MOS管来做,和你仿真的那个图,实际上是有些区别的。主要是驱动部分的共地,可能存在问题。

 上图中蓝色是Ciss=14nF时候在mos管GS两端的波形,绿色是Ciss=6600pF时候的mos管GS两端的波形。而我现在认为即使下降沿的那个尖造成了MOS管的二次导通造成工作不稳定。

这是一节MOS管的驱动电路。

能帮我分析下原因吗?

 

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2011-03-29 13:42
@lakers3721
[图片] 上图中蓝色是Ciss=14nF时候在mos管GS两端的波形,绿色是Ciss=6600pF时候的mos管GS两端的波形。而我现在认为即使下降沿的那个尖造成了MOS管的二次导通造成工作不稳定。[图片]这是一节MOS管的驱动电路。能帮我分析下原因吗? 

我仔细看了你的测试结果。从结果来看,应该是miller效应造成的。

IXFK26N120的管子,Ciss=14nF,Crss=50pF

IXFX24N100的管子,Ciss=8.7nF,Crss=315pF

从管子的参数可以看出来,同样的驱动电阻下,IXFK26N120的栅极电压上升速度要慢一些,会使输出脉冲的上升沿不够陡。但是,IXFK26N120的miller电容小很多,同样的驱动条件下,他的输出脉冲由于miller效应造成的MOS二次导通要出现在更高的工作电压下。

建议你从几个方面去改进你的电路。

一是换用更大驱动能力的IC,IXYS应该有的。

另一方面,不要使用IXFX24N100这种MOS了,因为其miller电容比例偏大。而且,IXYS也不在新设计产品中推荐使用了。

还有,你可能需要检查一下你的驱动线路的走线,从你的驱动波形上看,感觉驱动部分的走线可能不是很好。如果效果还是不佳,可以考虑把驱动部分装一个PNP的三极管,就近接在MOS的GS,在关断MOS的时候,能提供尽量短的GS放电途径。

最后,希望能及时更新你的实验结果。

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lakers3721
LV.2
11
2011-03-29 15:39
@让你记得我的好
我仔细看了你的测试结果。从结果来看,应该是miller效应造成的。IXFK26N120的管子,Ciss=14nF,Crss=50pFIXFX24N100的管子,Ciss=8.7nF,Crss=315pF从管子的参数可以看出来,同样的驱动电阻下,IXFK26N120的栅极电压上升速度要慢一些,会使输出脉冲的上升沿不够陡。但是,IXFK26N120的miller电容小很多,同样的驱动条件下,他的输出脉冲由于miller效应造成的MOS二次导通要出现在更高的工作电压下。建议你从几个方面去改进你的电路。一是换用更大驱动能力的IC,IXYS应该有的。另一方面,不要使用IXFX24N100这种MOS了,因为其miller电容比例偏大。而且,IXYS也不在新设计产品中推荐使用了。还有,你可能需要检查一下你的驱动线路的走线,从你的驱动波形上看,感觉驱动部分的走线可能不是很好。如果效果还是不佳,可以考虑把驱动部分装一个PNP的三极管,就近接在MOS的GS,在关断MOS的时候,能提供尽量短的GS放电途径。最后,希望能及时更新你的实验结果。

多谢,让你记得我的好兄指导,我会及时更新实验测试结果的。顺便更正一下哈,

我目前用的是IXFK26N120这种管子,考虑到走线的问题,正在重新布线制版,计划用IXFX24N100F再尝试。

IXFX24N100F的mos管子参数:Ciss=6600pF,Crss=230pF.

另外,miller电容是指的Crss吗?Ciss参数的话,IXFX24N100F要小很多.

以下是目前的PCB图:

 

以下是计划重新制版的PCB(增大了驱动):

 

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2011-03-29 15:46
@lakers3721
多谢,让你记得我的好兄指导,我会及时更新实验测试结果的。顺便更正一下哈,我目前用的是IXFK26N120这种管子,考虑到走线的问题,正在重新布线制版,计划用IXFX24N100F再尝试。IXFX24N100F的mos管子参数:Ciss=6600pF,Crss=230pF.另外,miller电容是指的Crss吗?Ciss参数的话,IXFX24N100F要小很多.以下是目前的PCB图:[图片] 以下是计划重新制版的PCB(增大了驱动):[图片] 

嗯,miller电容指的是Crss。

从IXFX24N100F的参数上看,它的miller效应会非常明显。如果驱动部分设计的不好或者引线太长,那么你所看到的二次开通的问题还会依然存在而且会比较严重。

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2011-03-29 15:50
@lakers3721
多谢,让你记得我的好兄指导,我会及时更新实验测试结果的。顺便更正一下哈,我目前用的是IXFK26N120这种管子,考虑到走线的问题,正在重新布线制版,计划用IXFX24N100F再尝试。IXFX24N100F的mos管子参数:Ciss=6600pF,Crss=230pF.另外,miller电容是指的Crss吗?Ciss参数的话,IXFX24N100F要小很多.以下是目前的PCB图:[图片] 以下是计划重新制版的PCB(增大了驱动):[图片] 
PCB的走线存在严重问题。驱动的地线转来转去转了个大圈圈。
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2011-03-29 16:00
@lakers3721
多谢,让你记得我的好兄指导,我会及时更新实验测试结果的。顺便更正一下哈,我目前用的是IXFK26N120这种管子,考虑到走线的问题,正在重新布线制版,计划用IXFX24N100F再尝试。IXFX24N100F的mos管子参数:Ciss=6600pF,Crss=230pF.另外,miller电容是指的Crss吗?Ciss参数的话,IXFX24N100F要小很多.以下是目前的PCB图:[图片] 以下是计划重新制版的PCB(增大了驱动):[图片] 

 

我把驱动的环路用两种颜色的线标了一下,你看看。绿色的是高电平的时候驱动电流环路。白色是低电平的时候,栅极电容放电的环路。

这么大的环路,结果肯定不会好的。

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lakers3721
LV.2
15
2011-03-29 22:20
@让你记得我的好
[图片] 我把驱动的环路用两种颜色的线标了一下,你看看。绿色的是高电平的时候驱动电流环路。白色是低电平的时候,栅极电容放电的环路。这么大的环路,结果肯定不会好的。

让你记得我的好兄,你的意思是驱动电流回路和栅极电容放电回路应尽量短?像制作这种板子,一般都有什么原则呢?

因为我是初次走线,主要考虑的是为避免相互干扰,器件尽量分开些,没考虑到回路长了对驱动电路有这么大影响。

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2011-03-29 23:08
@lakers3721
让你记得我的好兄,你的意思是驱动电流回路和栅极电容放电回路应尽量短?像制作这种板子,一般都有什么原则呢?因为我是初次走线,主要考虑的是为避免相互干扰,器件尽量分开些,没考虑到回路长了对驱动电路有这么大影响。
主要的原则就是尽量短、包围的环路面积小、星型连接、大动态线路和信号线、低压线路尽可能远离等。
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lakers3721
LV.2
17
2011-05-03 09:42
@让你记得我的好
主要的原则就是尽量短、包围的环路面积小、星型连接、大动态线路和信号线、低压线路尽可能远离等。

感谢让你记得我的好大哥,按照您给的提示,我重新做了板子,输出效果好很多了。现在还有一个问题就是,当电压加的比较高的时候,输出 波形会有一个凹陷,在电压比较低(5kV以下)的时候则是正常。请问这事什么原因呢?如图所示:
  

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2011-05-03 10:08
@lakers3721
感谢让你记得我的好大哥,按照您给的提示,我重新做了板子,输出效果好很多了。现在还有一个问题就是,当电压加的比较高的时候,输出波形会有一个凹陷,在电压比较低(5kV以下)的时候则是正常。请问这事什么原因呢?如图所示:[图片] [图片] 
这个问题好像还是和驱动有点关系。只不过以前是很严重,现在是很轻微了。你再确认一下,是不是和以前的还是同样的问题。
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lakers3721
LV.2
19
2011-05-07 16:50
@让你记得我的好
这个问题好像还是和驱动有点关系。只不过以前是很严重,现在是很轻微了。你再确认一下,是不是和以前的还是同样的问题。
这次我8级加压,充电电压700V(输出大约6kV)时候,感觉MOS发出“滴滴滴滴”的响声,随着电压升高响声更大,输入电压加到900V时候,板子电源隔离模块不同程度出现烧坏情况。请问这是咋回事呢?是不是MOS工作于太快造成的?(数据手册上标注的上升沿为55ns,而我现在实测MOS上升沿为30ns)
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2011-05-07 19:38
@lakers3721
这次我8级加压,充电电压700V(输出大约6kV)时候,感觉MOS发出“滴滴滴滴”的响声,随着电压升高响声更大,输入电压加到900V时候,板子电源隔离模块不同程度出现烧坏情况。请问这是咋回事呢?是不是MOS工作于太快造成的?(数据手册上标注的上升沿为55ns,而我现在实测MOS上升沿为30ns)

不好说。要看整个系统的电路来分析。另外,和系统中的MOS和二极管的特性有关系。另外,要注意选择miller电容小的MOS,因为miller电容在电压高的情况下,影响尤其明显。

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lakers3721
LV.2
21
2011-09-06 22:08
@让你记得我的好
不好说。要看整个系统的电路来分析。另外,和系统中的MOS和二极管的特性有关系。另外,要注意选择miller电容小的MOS,因为miller电容在电压高的情况下,影响尤其明显。
 让你记得我的好兄,我现在发现一个问题,图中画圆圈处可能是由于驱动电路受到强电干扰造成的,因为我将驱动电路板单独用隔离变压器隔离后效果要好很多,请问有什么措施可以增强驱动电路板的抗干扰能力?
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