Ich habe ein Problem mit einer von mir aufgebauten PFC. Aufgebaut wurde eine Interleaved PFC mit dem UCC28070 von Ti. Der Schaltplan mit den wichtigsten Bauelementen ist im Anhang zu finden. Die im Schaltplan nicht bezeichneten Bauteile sind wie folgt ausgewählt. Induktionsspulen: 2300HT-470-V-RC MOSFET: STP20NM50 MOSFET - Treiber: IR4427 Boostdioden (D1, D2 und DB): LXA20T600 Strommessspule: CS4200V-01L Sonstige Dioden: CDSU4148 Ausgelegt wurde die Schaltung mit dem Applikation Report von Ti: http://www.ti.com/lit/an/slua479b/slua479b.pdf Zur Auslegung wurden folgende Randbedingungen berücksichtigt: Ausgangsleistung: 1,5 kW Eingangsspannung: 120 V AC – 60 Hz Ausgangsspannung : 390 V DC Schaltfrequenz: 200 kHz Wirkungsgrad: 90% Problembeschreibung: Das Problem mit der Schaltung ist, dass bei Anlegen der Netzspannung die MOSFET´s sofort kaputt sind und es zu einem Kurzschluss kommt. Beim Aufzeichnen des Einschaltmomentes mit einem Oszi ist zu sehen, dass der Duty Cycle im Einschaltmoment sehr gering ist und sich dann bei jedem Schaltzyklus erhöht. Irgendwann erreicht das Duty Cycle den Maximalwert und die MOSFET´s gehen kaputt. Um dem Fehler auf den Grund zu gehen, habe ich einige Messungen durchgeführt. 1. Überprüfen ob die Eingangsspannung richtig gemessen wird 2. Überprüfen ob die Ausgangsspannung richtig gemessen wird Beide Messungen waren korrekt. Um das Schaltsignal der MOSFET´s für längere Zeit aufzuzeichnen habe ich die Schaltung ohne MOSFET´s betrieben. Auch dabei konnte ich keinen Fehler erkennen. Die MOSFET´s haben wie erwartet um 180° versetzt mit 200 kHz getaktet. Eine weitere Vermutung meinerseits ist, dass die Strommessung nicht funktioniert und der Controller dadurch das Duty Cycle zu stark erhöht. Könnte meine Vermutung richtig sein und wo könnte in dem von mir beigefügten Schaltplan der Fehler stecken? Vielen Dank im Voraus. Markus
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Sieht strak nach problematischer Strommessung aus. Betreibe die PFC mal mit DC und fahr langsam die Eingangsspannung hoch. Dann den Strom mit dem Signal am Stromwandler vergleichen (mit Oszi übereinenderlegen). Eine Sättigung des Wandler bei hohem Dutycycle kann die Controller "blind" machen....
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Danke für deine Antwort! Ich hab nun die PFC an einem DC Netzteil betrieben. Die DC Spannung habe ich dabei langsam gesteigert. Bei einer Eingangsspannung von ca. 105V beginnt der Regler wie erwartet zu arbeiten (VSense am Controller dann ca. 0,75V). Wie auch am AC Netz geht die DC Quelle in die Strombegrenzung (15A) Im Anhang ist ein Bild vom OSZI zu sehen wenn der Controller zu arbeiten beginnt: Kanal 1: Spannung am MOSFET A zwischen D und S Kanal 2: Spannung der Strommessspule am Controller PIN 14 (GDA) Kanal 3: Strom durch Strommessspule (durch Strommesszange vermutlich leicht verzogen) Viele Grüße Markus
Hallo Fralla, mittlerweile läuft die PFC mit Gleichspannung. Ich wurde, nachdem ich das Oszi Bild gepostet hatte, stutzig was die Ansteuerzeiten angeht. Habe dann leider feststellen müssen, dass ich aus versehen falsche Gate Widerstände eingelötet hatte. Jedoch ist nun ein anderes Problem aufgetreten. Nach sehr kurzer Zeit, egal ob mit oder ohne Belastung der PFC geht der MOSFET Treiber kaputt. Ich habe zwischen dem Ausgang des UCC28070 und Eingang des Treibers einen Widerstand (10k) gegen Masse. Zwischen Treiberausgang und Gate habe ich nun die richtigen 4,7 Ohm eingebaut. Eigentlich dürfe der Treiber nicht kaputt gehen! Kann es irgendwie mit dem Regenerationsnetzwerk der Strommesspulen zusammenhängen? Viele Grüße Markus
Hi Markus, wenn der Treiber kaputt geht, dann gibt es nur ein paar Ursachen. .Verlustleistung zu hoch? => wird er warm? .Ausgangsstrom zu hoch? => dass kannst Du wahrscheinlich erst mal abschätzen (Schaltfrequenz, Gatekapazität, Gatewiderstand) .Spannung zu hoch? (Versorgung überprüfen) .Ausgangsspannung außerhalb des erlaubten Bereiches? (Das wird schwierig - Wenn Du beim Layout nicht aufgepasst hast, dann können bei den Schaltvorgängen in den parasitären Induktivitäten Deiner Masseleitungen Potentialverschiebungen auftreten. Die Ausgänge dürfen nur -0.3V unterhalbt der GND-Leitung des Treibers gehen). Kannst Du bitte ein Layout dieser Sektion (FET, Treiber, Masseleitungen) posten?
Hmm, um mehr zu sagen, bräuchte ich eine Messung von Drains-Source, Gate
Source, Drosselstrom, Stromwandlersignal..
Die vorigen Messungen sehen sehr komisch aus, am CSA,CSB Pin muss man
ein eaktes Abbild des Mosfetstromes sehen, nichts "verzogenes".
Die LXA20T600 Diode ist unpassend. Die ist zwar für 20A gerated und hat
schön kleine Flußspannung, jedoch entsprechend hohe Recovery Verluste.
(Obwohl dieses Model schon sehr wenig hat, im Vergleich zu anderen Si
Dioden). Wenn du unbedingt 200kHz willst wäre eine 8A SiC-Diode
effizienter, aber deutlich teuerer.
>Eigentlich dürfe der Treiber nicht kaputt gehen!
Ist der Fet auch defekt wenn der Treiber kaput geht? Ein Zerstörter
Mosfet, nimmt sehr oft auch den Treiber mit, das ist normal.
MFG
Deine Strommesspule hat nur 100kHz Bandbreite, deine Schaltfrequenz liegt bei 200 kHz. Da wird nichts gescheites bei heraus kommen können, oder?
Fralla schrieb: > Ist der Fet auch defekt wenn der Treiber kaput geht? Ein Zerstörter > > Mosfet, nimmt sehr oft auch den Treiber mit, das ist normal. Die MOSFET´s gehen nicht kaputt, nur der Treiber! Ist der Treiber defekt, gibt er konstant ca. 8V am Ausgang aus, egal was am Eingang anliegt. Fralla schrieb: > Hmm, um mehr zu sagen, bräuchte ich eine Messung von Drains-Source, Gate > > Source, Drosselstrom, Stromwandlersignal.. Das Bild vom Oszi wurde bei einer Belastung von 150W aufgenommen. 1: Spannung am Gate MOSFET A 2: Spannung an CSA 3: Strom durch MOSFET A (nacheilend, da Messzange für 200 khz zu langsam ist) 4: Spannung Drain-Source Eine andere Messung habe ich gerade nicht zu Hand Leider hatte ich keine Differentialtastköpfe zur Verfügung, woher die Störungen vermutlich kommen. Bei Kanal 2 (CSA) war bei einer höheren Auflösung nicht mehr zu erkennen. Michael O. schrieb: > Deine Strommesspule hat nur 100kHz Bandbreite, deine Schaltfrequenz > > liegt bei 200 kHz. Da wird nichts gescheites bei heraus kommen können, > > oder? Im der Application Note von TI mit 1,2 kw wurde eine vergleichbare Spule auch über der Bandbreite betrieben, weshalb ich davon ausgegangen bin dass es möglich sein sollte.
Ich hab immer noch das Problem, dass der MOSFET Treiber kaputt geht! Der MOSFET ist dann aber nicht kaputt Michael O. schrieb: > .Verlustleistung zu hoch? => wird er warm? Habe ich gemessen, warm wird er erst wenn er kaputt ist Michael O. schrieb: > .Ausgangsstrom zu hoch? => dass kannst Du wahrscheinlich erst mal > > abschätzen (Schaltfrequenz, Gatekapazität, Gatewiderstand) Ich habe den Gatewiderstand auf 10 Ohm erhöht, das müsste jetzt eigentlich passen Michael O. schrieb: > .Spannung zu hoch? (Versorgung überprüfen) Spannung ist in Ordung, wird mit einem extra Netzteil zur Verfügung gestellt Michael O. schrieb: > Kannst Du bitte ein Layout dieser Sektion (FET, Treiber, Masseleitungen) > > posten? Habe ich leider nicht zur Hand! Viele Grüße Markus
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Guten Tag zusammen, das Problem mit dem Treiber wurde behoben. Durch Anbringen eines 4,7 pF Kondensators zwischen Controller und MOSFETtreiber gegen Masse wurde das Problem behoben. Der MOSFET Treiber funktioniert seither hervorragend. Auf Grund des Tipps von Fralla habe ich die Dioden durch SIC Dioden ersetzt. (C3D10060A-ND) Die Induktionsspulen habe ich nach einigen Test im unteren Leistungsbereich durch neue ersetzt. (die alten wurden sehr warm) Bis zu ca. 800W Dauerbetrieb läuft die PFC sehr gut. Jedoch erreichen die MOSFET´s bei 800W eine Betriebstemperatur von ca. 110°C. Der von mir bisher verwendete MOSFET ist STP20NM50. Um den MOSFET "schneller" zu machen, habe ich den 10 Ohm Widerstand durch 5 Ohm ersetzt. Des Weitern hatte ich vor, den Ausschaltvorgang durch einen weiteren Widerstand mit Diode zu beschleunigen. Jedoch hatte die Reduzierung des Widerstandes negative Folgen. Durch herabsetzten des Vorwiderstandes wurde die Funktion der PFC eingeschränkt. Bei einer Ausgangsleistung von 300W bricht jetzt die Spannung auf 170V ein (120AC * Wurzel(2)). Die Ausgangsspannung und der Eingangsstrom in diesem Zustand habe ich als Grafik angehängt! 1: Strom am Eingang der PFC 2: Spannung am Ausgang der PFC 3&4: Ansteuersignale der MOSFET´s Hat jemand eine Idee wie es zu diesem Problem kommt und wie ich es beheben kann, bzw. was ich machen kann um die Temperatur der MOSFET´s zu reduzieren? (Mittlerweile habe ich auch einen besseren MOSFET (IPP60R099CPIN-ND) bestellt um die Schaltung mit diesem MOSFET zu testen, jedoch warte ich noch auf die Lieferung) Viele Grüße
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