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NMOS浮地驱动关断异常

小弟最近想利用NMOS对40V至450V的可调直流电压进行开断,频率想达到10kHz,输出端高电平时间想最小能达到5us,做了个板子,可是在NMOS关断时出现关断十分缓慢的现象,电路原理图如下图图一。

后来小弟将一个100k欧姆的电阻串联在NMOS的s端和参考地之间,电路图如图二,发现有所改善,但是效果还不理想,某次关断效果图如图三,黄色波形为输出高压端与参考地24V01-间电压差。

因为是NMOS浮地驱动,因此小弟图一和图二中的mos驱动IC的12V05+和12V05-是由一个隔离的电源模块供应的,与参考地24V01-应该是隔离的,不知关断异常是否是我的驱动方式选择有问题还是其他原因?

对了,小弟还尝试测量MOS管GS端的电压,但是发现不能正常测量,测量结果如图四中的红色波形,小弟是将示波器的两个探头直接接在GS端,是浮地不能正常测量还是其他可能原因呢?

还请各位大侠指教小弟一下,感激不尽!!!或者有什么需要补充的,小弟一定加以补充。其实小弟的最终目标是希望能够控制40V至450V的直流电压快速导通和开断,恳请大侠们有其他方式也指教下小弟,先谢谢大家!

图一

图二

图三

图四

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yuyuyu5
LV.8
2
2020-11-02 10:23
NMOS问题 ,换示波器测试
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2020-11-02 10:28

驱动方式不对,应该用自举驱动方式,或者把NMOS放在负极做低边开关。

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2020-11-02 13:58
@yuyuyu5
NMOS问题,换示波器测试
请问NMOS啥问题呢?示波器应该没问题的呀,测量其他量都是可以的
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2020-11-02 14:01
@ymyangyong
驱动方式不对,应该用自举驱动方式,或者把NMOS放在负极做低边开关。

我给MOS驱动IC供电的电源是12V的,这个12V是用另一个隔离电源模块供电,然后这个12V的低电平端和NMOS的S端相连,这样驱动浮地的NMOS也不可以吗?

可是如果不可以的话为啥图三会出现可以开关MOS的波形呢?

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谢开源
LV.5
6
2020-11-02 14:32
@使弓弦啊
我给MOS驱动IC供电的电源是12V的,这个12V是用另一个隔离电源模块供电,然后这个12V的低电平端和NMOS的S端相连,这样驱动浮地的NMOS也不可以吗?可是如果不可以的话为啥图三会出现可以开关MOS的波形呢?
你最好把完整电路发出来才好分析
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2020-11-02 14:41
@谢开源
你最好把完整电路发出来才好分析

这是和高压部分相关的电路图

图五 隔离电源模块

图六 单片机信号及隔离电路

图七 逆变升压电路

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谢开源
LV.5
8
2020-11-02 16:46
@使弓弦啊
这是和高压部分相关的电路图[图片]图五隔离电源模块[图片]图六单片机信号及隔离电路[图片]图七逆变升压电路
断开mos,直接接一个电容在驱动IC的输出端看波形怎么样?
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2020-11-02 16:59
@谢开源
断开mos,直接接一个电容在驱动IC的输出端看波形怎么样?
我把元件都焊在PCB上了,不太好弄,有其他大侠回复我说可能是我的驱动IC选的不是浮地的问题,您看会不会是这样呢?
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谢开源
LV.5
10
2020-11-02 17:03
@使弓弦啊
我把元件都焊在PCB上了,不太好弄[图片],有其他大侠回复我说可能是我的驱动IC选的不是浮地的问题,您看会不会是这样呢?
实在不行改用IR2117这类芯片
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2020-11-02 17:33
@谢开源
实在不行改用IR2117这类芯片
谢谢您,我再看看测测
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xue007
LV.9
12
2020-11-16 18:51
@使弓弦啊
谢谢您,我再看看测测
驱动电路要用个小的驱动变压器才行
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2020-11-16 19:54
@xue007
驱动电路要用个小的驱动变压器才行
可是我觉得我这个和变压器驱动时一样的呀,而且我现在能测到GS波形如下图紫色波形,DS波形如黄色波形,这是不是说明驱动方式没问题呢?可是DS端的电压又和S端对地的负载电阻有很大关系,电阻阻值越小,断开时DS端电压升压越快,请问这是为啥呢?
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xue007
LV.9
14
2020-11-16 20:31
@使弓弦啊
可是我觉得我这个和变压器驱动时一样的呀,而且我现在能测到GS波形如下图紫色波形,DS波形如黄色波形,这是不是说明驱动方式没问题呢?可是DS端的电压又和S端对地的负载电阻有很大关系,电阻阻值越小,断开时DS端电压升压越快,请问这是为啥呢?[图片]
你那个电压不匹配!功率管导通后电压会升高。
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2020-11-17 14:16
@xue007
你那个电压不匹配!功率管导通后电压会升高。
您说的是哪个电压呢?S端电压当MOS管导通后当然会升高啊,但是给MOS驱动芯片供电的电压是由220V经过一个220V转12V的电源模块单独供电的呀,该12伏的参考地与S端相连,S端升高的话G端也会随之升高,所以MOS的GS端才会是一个紫色的矩形波。GS端已经是一个矩形波的情况下,能不能说明MOS的驱动是正常的呢?
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2020-11-18 09:15

快速关断应该是要加放电管的。

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2020-11-18 10:13
@boy59
[图片]快速关断应该是要加放电管的。

您好,请问您加的是一个反相器吗?作用是什么呢?还有您说的放电管该怎么加呀?现在的情况是我把之前漏画的网络补上(如下图1),GS端波形已经是个矩形波,就是下图(下图2)中的紫色波形,但是S端对其参考地电压受负载影响很大。

有其他大侠说这是因为MOS管在DS间有个电容Coss,断开时要通过负载电阻给该电容充电,电阻大的话充电慢,然后S端对地波形也就变化慢,您看是这个原因吗?如果是这个原因除了减小电阻值还有其他方法吗?比如您说的加放电管该怎么加呀?再次感谢您!

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2020-11-18 12:50
@使弓弦啊
您好,请问您加的是一个反相器吗?作用是什么呢?还有您说的放电管该怎么加呀?现在的情况是我把之前漏画的网络补上(如下图1),GS端波形已经是个矩形波,就是下图(下图2)中的紫色波形,但是S端对其参考地电压受负载影响很大。有其他大侠说这是因为MOS管在DS间有个电容Coss,断开时要通过负载电阻给该电容充电,电阻大的话充电慢,然后S端对地波形也就变化慢,您看是这个原因吗?如果是这个原因除了减小电阻值还有其他方法吗?比如您说的加放电管该怎么加呀?再次感谢您![图片][图片]

不好意思没仔细看贴,采用这种浮地驱动放电管还需要采用光耦隔离(或其它隔离器件),图中有画放电管的位置另一个器件是反相器。

另外这是空载测量吗?实际使用时带上负载关断速度就快了。

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2020-11-18 14:18
@boy59
不好意思没仔细看贴,采用这种浮地驱动放电管还需要采用光耦隔离(或其它隔离器件),图中有画放电管的位置另一个器件是反相器。另外这是空载测量吗?实际使用时带上负载关断速度就快了。

您好,PWM3在输入前是经过一个IIC的通信隔离芯片隔离过的,如下图,这样应该算是隔离了吧?

您说的放电管我还没弄明白是怎么弄,您能再说一下吗?

另外那个图不是空载测的,而是接了一个10K欧的电阻。

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谢开源
LV.5
20
2020-11-18 15:02
@使弓弦啊
您好,PWM3在输入前是经过一个IIC的通信隔离芯片隔离过的,如下图,这样应该算是隔离了吧?您说的放电管我还没弄明白是怎么弄,您能再说一下吗?另外那个图不是空载测的,而是接了一个10K欧的电阻。[图片]
有可能是你的地线没弄好:为了驱动Mos,驱动IC和MCU的GND pin 都接在了Battery+,但同时MCU有部分电路GND pin需要接Battery,所以就``````
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2020-11-18 15:16
@谢开源
有可能是你的地线没弄好:为了驱动Mos,驱动IC和MCU的GNDpin都接在了Battery+,但同时MCU有部分电路GNDpin需要接Battery,所以就``````
可是我的MCU的GND和驱动IC的GND不是接在一起的,MCU的GND在电路图中的网络是24V01-,驱动IC的GND是和MOS管的S端接在一起的呀
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2020-11-18 16:59
@使弓弦啊
您好,PWM3在输入前是经过一个IIC的通信隔离芯片隔离过的,如下图,这样应该算是隔离了吧?您说的放电管我还没弄明白是怎么弄,您能再说一下吗?另外那个图不是空载测的,而是接了一个10K欧的电阻。[图片]

大概就是上图这个样子。

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2020-11-18 23:21
@boy59
[图片]大概就是上图这个样子。

大侠,我理一下这图放电管的工作顺序,请您看看对不对。

当绿色的两个引脚有压差时,蓝色的MOS导通,光耦断开,红色的MOS断开,此时电路向负载供电;当绿色的两个引脚没有压差时,蓝色的MOS断开,光耦导通,此时红色的MOS的GS端有压差,红色MOS导通,加快蓝色MOS的S端的对地电压变化。

也就是说放电管实际上是使得蓝色MOS断开后S端与地形成一个低阻的通路,而蓝色MOS导通时则使得该低阻通路不再存在,是这样吗?

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2020-11-19 08:37
@使弓弦啊
大侠,我理一下这图放电管的工作顺序,请您看看对不对。当绿色的两个引脚有压差时,蓝色的MOS导通,光耦断开,红色的MOS断开,此时电路向负载供电;当绿色的两个引脚没有压差时,蓝色的MOS断开,光耦导通,此时红色的MOS的GS端有压差,红色MOS导通,加快蓝色MOS的S端的对地电压变化。也就是说放电管实际上是使得蓝色MOS断开后S端与地形成一个低阻的通路,而蓝色MOS导通时则使得该低阻通路不再存在,是这样吗?[图片]
对的,是这样的过程。
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2020-11-19 09:13
@使弓弦啊
大侠,我理一下这图放电管的工作顺序,请您看看对不对。当绿色的两个引脚有压差时,蓝色的MOS导通,光耦断开,红色的MOS断开,此时电路向负载供电;当绿色的两个引脚没有压差时,蓝色的MOS断开,光耦导通,此时红色的MOS的GS端有压差,红色MOS导通,加快蓝色MOS的S端的对地电压变化。也就是说放电管实际上是使得蓝色MOS断开后S端与地形成一个低阻的通路,而蓝色MOS导通时则使得该低阻通路不再存在,是这样吗?[图片]

估计你是想要的是一个输出40V- 450V可调的脉冲方波,利用初级的开关就可以同时实现升压和脉冲输出的。

看看这样的电路满足你的需求不?前级调压采用buck-boot电路效率会高些。

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2020-11-19 10:57
@boy59
估计你是想要的是一个输出40V-450V可调的脉冲方波,利用初级的开关就可以同时实现升压和脉冲输出的。[图片]看看这样的电路满足你的需求不?前级调压采用buck-boot电路效率会高些。

谢谢大侠,输出的方波脉冲时间希望可以在几十us到几十甚至几百ms间可调,这样做的话能提供这么长时间的脉冲吗?

然后我还有一点疑问,就是我现在也是变压器和NMOS串联,变压器是一个单绕组输入双绕组输出的变压器(变压器原理图中还未修改为双绕组),但是输出只用了一个绕组,可是以40kHz的频率控制NMOS的开关后,变压器的输入和输出都是正弦波而不是方波(图2中紫色为GS波形,黄色为变压器输出波形),这可能是什么原因呢?可能是因为NMOS导通时的电阻大(2欧)吗?还是变压器(40kHz的1V电压下初级电感测试为40uH)有问题呢?

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2020-11-19 11:22
@使弓弦啊
谢谢大侠,输出的方波脉冲时间希望可以在几十us到几十甚至几百ms间可调,这样做的话能提供这么长时间的脉冲吗?然后我还有一点疑问,就是我现在也是变压器和NMOS串联,变压器是一个单绕组输入双绕组输出的变压器(变压器原理图中还未修改为双绕组),但是输出只用了一个绕组,可是以40kHz的频率控制NMOS的开关后,变压器的输入和输出都是正弦波而不是方波(图2中紫色为GS波形,黄色为变压器输出波形),这可能是什么原因呢?可能是因为NMOS导通时的电阻大(2欧)吗?还是变压器(40kHz的1V电压下初级电感测试为40uH)有问题呢?[图片][图片]

脉冲时间长变压器个头可能要大一些,还可以采用交错的方式既两个变压器、两个MOS管,通过交错时序控制恒压输出都可以实现。

这个正弦波可能是漏感跟前面C1、C7两颗电容谐振造成的,用1/(2*pi*√L*C)估算一下大概在40-50kHz附近。

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2020-11-19 11:32
@boy59
脉冲时间长变压器个头可能要大一些,还可以采用交错的方式既两个变压器、两个MOS管,通过交错时序控制恒压输出都可以实现。这个正弦波可能是漏感跟前面C1、C7两颗电容谐振造成的,用1/(2*pi*√L*C)估算一下大概在40-50kHz附近。

这样啊,谢谢您!可是目前按照目前的方案做了一部分,想试着小改一下,再次改版会尝试您说的电路结构

然后变压器正弦波的图中没有C1呀。C7连的是MOS的GS,这样和变压器原边有回路吗?如果像您说的那样,解决方案是减小漏感和去掉C7吗?

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2020-11-19 13:13
@使弓弦啊
这样啊,谢谢您!可是目前按照目前的方案做了一部分,想试着小改一下,再次改版会尝试您说的电路结构[图片]。然后变压器正弦波的图中没有C1呀。C7连的是MOS的GS,这样和变压器原边有回路吗?如果像您说的那样,解决方案是减小漏感和去掉C7吗?
电路还是之前的电路只是频率由1kHz升高到40kHz?
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2020-11-19 13:32
@使弓弦啊
这样啊,谢谢您!可是目前按照目前的方案做了一部分,想试着小改一下,再次改版会尝试您说的电路结构[图片]。然后变压器正弦波的图中没有C1呀。C7连的是MOS的GS,这样和变压器原边有回路吗?如果像您说的那样,解决方案是减小漏感和去掉C7吗?
有一种可能是输出二极管选错了,如果用的是整流二极管R2000而不是快恢复R2000F可能会出现这种情况。
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2020-11-19 14:11
@boy59
有一种可能是输出二极管选错了,如果用的是整流二极管R2000而不是快恢复R2000F可能会出现这种情况。

电路的确是之前的电路没改,但是我也在R2000之后的电阻端测过,只有一个极性是有电压的,然后焊上了电解电容,如果是二极管的问题的话,我次级那两个电解电容不会炸吗?

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