Azionamanto Mosfet Irf840

[Ingelma]

salve,

volevo sapere se qualcuno ha mai avuto problemi come quelli che descrivo nelle prossime righe e nel caso come li ha risolti.

Ho due IRF840 da comandare in controfase(ma il problema si verifica con qualsiasi Mos che ci metto), il primo ha il Drain a Vcc che è 200 Volt e il Surce collegato al Drain del secondo che a sua volota ha il Surce a massa.

Il primo Mos è comandato con un'opportuna rete dal PWM mentre il secondo direttamente dal PWM. Lavorano a 250-260 kHz.

il problema è il seguente:

il primo mos non si spenge fin quando il secondo non è On con una corrente di incrocio elevata, esistono dei tempi morti che garantiscono margine, li verifico quando Vcc è zero o comunque sulle uscite del PWM. Quando Vcc è presente la fase On del primo Mosfet si allunga, a prescindere dal Duty cicle. Il fenomeno si verifica quando Vcc è superiore a 110 Volt circa. Aumentando la Vcc vedo apparire sul Gate del primo Mos un impulso in sincrono con l'entrata in conduzione del secondo Mosfet che con l'aumentare della Vcc diventa da prima più largo e poi più elevato (come ampiezza).

Qualcuno sa darmi una spiegazione?

[Mario Maggi]

Ipotizzo che il diodo di free-wheeling si scaldi ed aumenti il tempo di recovery .... e' solo un'ipotesi.

Ciao

Mario

[andry75]

Ma usi un driver dedicato per queste applicazioni tipo Ir2111 o ir2110?...Altrimenti è normale che hai di questi problemi

[Ingelma]

ho provato anche con un IR2125 che mi aggiunge 200 ns di ritardo, vorrei usare un sistema a trasformatore che mi minimizza i ritardi sotto ai 20 ns ma si comporta uguale, non credo sia il sistema di pilotaggio.

Per diodo di free-wheeling intendete il diodo del Mos? In effetti è lento a un Trr di quasi 400 ns,

ma se fosse il diodo che si interdice lentamente, considerando anche la Reverse Recovery Charge di 2,2 uC, mi spiegherei il picco di corrente, quello che non mi spiego è il fatto di vedrmi il Gate a 12 Volt, non sono nemmeno sicuro del fatto che si fermi a 12, c'è uno Zener di protezione... devo provare a tolierlo..

aumentando la Vcc si vede chiaramente il Gate andare a zero e risalire quando va On il mos basso... secondo voi potrebbero essere le capacià associate ai tre termiali del mos che "patologicamente" portano alto il Gate?

[Mario Maggi]

Per diodo di free-wheeling intendete il diodo del Mos? In effetti è lento a un Trr di quasi 400 ns,

[sonoilmario]

Aumentando la Vcc vedo apparire sul Gate del primo Mos un impulso in sincrono con l'entrata in conduzione del secondo Mosfet che con l'aumentare della Vcc diventa da prima più largo e poi più elevato (come ampiezza).

Qualcuno sa darmi una spiegazione?

[Ingelma]

Ho anche io lo stesso dubbio, il gate è collegato al surce con una 10k e uno zener da 13 volt (mi sembra, devo ferificare se è un BZV12 o BZV13).

in questo caso pensavo di abbassare l'impedenza tra gate e surce, la 10k la metto 1k, e poi ci metto una capacità.... secondo te (chiedo al Mario "sonoilmario") se caricassi il driver mettendo in parallelo al gate una capacità dovrei vedere qualche cambiamento? penso di poter arrivare a 5000 pF senza perdere troppo in velocità di spegnimento. decuplicando la capacità dividerei per dieci la tensione che accnde il mos.

Il fatto è che la prima maquette l'ho fatta lavorare a 100 Volt e andava bene, se fosse stato il diodo del mos ad essere il problema lo avrei dovuto vedere già a 100 Volt ... o no?

Il diodo avrebbe davvero la capacità di portare alto il potenziale del gate, io pensavo che avrei dovuto veder cambiare solo la Vds e la Ids...

Grazie.

[sonoilmario]

Scusa se insisto, ma i dettagli del circuito sono importanti! la resistenza di gate che importa e' quella tra gate e dispositivo buffer che decide lo stato della tensione di gate, quindi in serie.

La resistenza da 10k tra gate e source credo abbia lo scopo di garantire il mosfet aperto quando la tensione di alimentazione del buffer s/compare e la presenza di uno zener che limita il massimo pilotaggio a 13V me lo conferma: dovrebbero avere un ruolo di protezione ma non credo dipenda da loro il comportamento in commutazione, ovvero quello che succede sul gate nell' intorno della tensione di soglia, grossomodo attorno ai 5V, per i mosfet di potenza.

Per quanto fondamentale, il diodo "gioca" solo durante le commutazioni, se hai dei problemi con il diodo, che non e' particolarmente buono, dovresti avere molto rumore in corrispondenza del turn-on del dispositivo, poiche' e' in quella fase che si recuperano le cariche del diodo volano.

Tutto questo se la struttura di potenza realizza un PWM di tipo "hard-switched", se esistono reti addizionali che portano il circuito a funzionare in risonanza, allora e' tutta un altra musica!

comunque un IRF840 puo' lavorare con 500V ai capi...diodo e dispositivo attivo, nei mosfet, sono la stessa cosa (ok, e' una semplificazione, non voglio alimentare flames ...) quindi, se il fenomeno appare al crescere della tensione ma restiamo sotto i 500V di tensione applicata ai dispositivi, temo che le cause non siano da ricercarsi strettamente nei dispositivi di potenza ma nel modo in cui sono comandati / collegati...ah gia' xche' se lavori a 250kHz e non hai un layout della scheda ECCELLENTE che minimizzi le maglie e gli accoppiamenti parassiti, puo' succedere di tutto!

[Ingelma]

Oggi non poso allegare disegni scusate, cercherò di descrivere le maglie:

La maquette da descrivere più semplicemente è quell con l' IR2125.

in ingresso lo alimento a 12Volt sul pin 1(c'è un uF ceramico proprio vicino) tra ERR (pin 3) e COMM (pin 4) c'è un nF tra , tra Vcc e VB ci sono due LL4148 e una 10R tutti in serie (molto raccolti) e tra VB e VS (pin 5) c'è un ceramico da 1uF, CS e VS sono uniti. Il pin 7 va sul gate attraverso una 5R6, VS e surce sono connessi diretti e poi ci sono lo Zener e la 10k come detto precedentemente.

tutte le piste sono sul lato componenti o quasi, sotto c'è un piano di massa.

Confermo che sia lo Zener che la 10k sono di protezione. Le tue osservazioni mi fanno venire in mente una misura che non ho fatto:

ho il gate a 12 Volt (e vedo che è a 12 volt), se l'uscita del 2125 fosse bassa dovrei vedere una caduta sull 5R6 (è una 0805.. strano che non sia saltata), urge una verifica.

Grazie

[sonoilmario]

Allora la resistenza di gate che limita la corrente di pilotaggio del mosfet e' da 5,6ohm, giusto?

Allora se il driver pilota basso abbiamo un "disturbo" da 2A!!!

La tensione G-S che vedi e' 12V, x cui, con una capacita tra Drain e Gate di 130pF da datasheet e una tensione di 200V abbiamo la corrente (2A) con un tempo di salita della tensione di 13ns ...130p*200V/2A

Credo che se un rilievo all' oscilloscopio conferma questa ipotesi, ci sia poco da fare!

[Ingelma]

vedremo mercoledì.

Grazie.

[Ingelma]

Allora:

dalle misure che ho fatto oggi è emerso che:

sulla 5R6 non c'era praticamente caduta... prendevo lucciole per lanterne.... leggendo la tensione di gate come differenza tra due canali con 50 Volt/div era il diverso guadagno degli stadi dei due canali a far sembrare alto il Gate... le correnti che avevo sono dovute al Qrr dei diodi dei Mos, come suggerito.. non ricordo da chi ma lo ringrazio, ho ridotto la frequenza di commutazione a 125 kHz e le perdite si sono dimezzate.. come ipotizzabile. Anche la Vcc era ampia perchè affidata ad uno stadio senza retroazione, inserita la retroazione e ridotto La Vcc a 150 Volt che è il minimo necessario si sono avuti altri benefici.

Credo che anche gli IRF840 siano troppo in questo contesto, un Mos con Vds minore avrò di sicuro un diodo di bulk migliore... vedremo

Ringrazio tutti e mi scuso di non aver fatto le misure correttamente.