半桥电路中的高边 MOSFET 开启时出现严重振铃

电器工程 场效应管 司机 H桥 铃声
2022-01-13 00:57:48

我设计了一个 PCB(用作原型构建块),它有一个 IR2113 高侧和低侧栅极驱动器,驱动两个 IRF3205(55V、8mΩ、110A)半桥配置的功率 MOSFET:

示意图 PCB布局 物理设置的图片

在带负载测试电路时,我发现虽然低侧开关非常干净,但每次高侧打开时,半桥 (X1-2) 的输出端都会出现很多振铃。调整输入波形死区时间设置,甚至移除负载(串联功率电阻的电感器,模拟从 X1-2 连接到 X1-3 的同步降压转换器)并没有减少这种振铃。下面的测量是在没有连接负载的情况下进行的(X1-2 上没有任何东西,除了示波器探头)。

铃声

显然寄生电感和电容足以导致这种情况,但我无法弄清楚为什么低端工作得这么好。对我来说,两个栅极驱动波形看起来都足够干净,电压以相当快的速度转变 MOSFET 的阈值电压。切换时不存在射槽。问题的可能原因是什么,我可以采取哪些措施来减轻症状?

我知道这里和其他网站上有许多非常相似的问题,但我发现发布的答案对我的特定问题没有帮助。

编辑

虽然输入端(X1-1 到 X1-3)有一个 2200uF 电解电容来抑制瞬变和噪声,但它显然无法抑制任何高频。添加一个 100nF 电容器(如 Andy aka 的回答中所建议的)与电解电容器并联将输出端的振铃(X1-2 到地)减少了一半,而电源(X1-1 到地)的振铃减少了一个因素10 个。

电容器

4个回答

尝试探测电源轨。我敢打赌你看到那里的那些尖刺。这将是由于您的工作台电源和 MOSFET 之间的引线长度。显然,您不会在较低的 FET 一侧看到它,因为您的示波器以该导轨为参考,但是,如果您回溯电源,我敢打赌您会看到。

尝试在电源轨上使用 1uF 或 10uF 陶瓷来关闭 MOSFET。

假设您已经像 Andy 所说的那样绕过了电源轨,并且您通过增加 R1 R7 并采取一些措施使关闭速度比打开速度快,从而减慢了门的速度。如果它仍然响铃,那么还有两件事要尝试;您可以在 FET 的 DS 上放置 60V 的肖特基二极管,您可以在每个 FET 的 DS 上放置 RC 缓冲器。

我认为 Andy aka 得到了这个问题的答案,但我想澄清一下,振铃是由通向 FETS 的导线的电感和 FET 的栅极电容引起的。这将创建一个 LC 电路,该电路在基于电路中电感和电容的频率下谐振。通常通过使用阻尼电阻和尽可能减少引线长度来降低这种影响。

将高端电阻降低到 22E,这很可能会解决问题,这通常是由于将 Mosfets 切换到 HARD 引起的,我不得不学习艰难的方法