LTSpice Buck Converter - Oszillierendes Gate Signal

[Bucker (Gast)]

Hallo,

Ich möchte einen Buck Converter simulieren.
Bei kleinen Tastgraden oder kleinen Lasten oszilliert das Gate Signal 
auf einem undefinierten Spannungslevel.
Wieso tut es das?
Was kann ich dagegen tun?

Einen Gatewiderstand oder Gate-Source Widerstand einzubauen zur 
Entladung der Gatekapazität hat nichts geholfen.

Bin etwas ratlos...

Danke für alle Tipps schonmal!

[Jörg Hinz (Gast)]

Du misst das Gate Signal zu GND und nicht relativ zu Source. Das 
schwinngen ist der Typische lückende Betrieb

[Bucker (Gast)]

Aber das Schwingen ist ja auch am Source des MOSFETs zu sehen.
Wieso passiert das im lückenden Betrieb? Was kann ich denn dagegen tun?

[M. K. (sylaina)]

Bucker schrieb:
> Wieso passiert das im lückenden Betrieb?

Ist dir klar was im lückenden Betrieb passiert?
Der Strom durch die Spule wird zu 0 da der Laststrom < dIspule/2 wird, 
dadurch wird Uspule zu 0 und das führt zu einem Spannungssprung an der 
Diode. Die Spule und der Kondensator bilden einen Schwingkreis, der von 
diesem Sprung angeregt wird.
Ist jetzt ganz grob, ich empfehle mit Hilfe von Google und Co genaueres 
zu erörtern

Bucker schrieb:
> Was kann ich denn dagegen tun?

Spule vergrößern oder den Laststrom nicht unter einen Schwellwert fallen 
lassen ,z.B. Ilast_min >= dISpule/2. Das eine bedeutet idR eine größere 
Spule (auch von der Bauform her), das andere halt eine Grundlast ;)

[Helmut S. (helmuts)]

Bucker schrieb:
> Aber das Schwingen ist ja auch am Source des MOSFETs zu sehen.
> Wieso passiert das im lückenden Betrieb? Was kann ich denn dagegen tun?

Wenn der Strom in der Diode auf 0A abgesunken ist, springt die Spannung 
ins Positive und oszilliert um die Ausgangsspannung mit der 
Resonanzfrequenz f=1/(2*pi*sqrt(L*C)). C ist die in deiner Schaltung die 
Summe der Kapazitäten Cgs+Cgs+Cdiode. Mit einem PMOS wäre 
C=Cgd+Cds+Cdiode.

Man könnte die Frequenz oder die Induktivität der Spule L so hoch 
machen, dass bei minimalem Laststrom kein lückender Betrieb entsteht. 
Das ist aber meistens nicht sinnvoll, wenn man einen weiten 
Laststrombereich hat.

[kfg (Gast)]

M. K. schrieb:
> eine größere Spule (auch von der Bauform her),

Das kann bei kleiner Minimallast ganz schoen ins Extrem gehen.
Die Drossel muß evtl (relativ zur P_out) riesig werden hierzu.

Sinnvoll in solchen Faellen waere eine Nichtlineare Drossel.
Damit kann eine extrem große Bauform schon vermieden werden.
Evtl. verschiedene Materialien als Kern, z.B. zwei Ringkerne
(evtl. Ferrit und MPP) gestackt, so daß bei niedrigem Strom
der Ferrit noch nicht saettigt, hoher Induktivitaetswert -
und/oder evtl. ein Ferritringkern mit duennerem Steg, oder...
Macht halt schon mehr Aufwand, als

2. Moeglichkeit waere "Forced Continuous (Current Conduction)".
Das geht nur mit Synchronwandler (statt Diode 2. Mosfet unten).
Hier kann der Betrag des Stromes auch negativ werden, so daß
immer Strom durch die Drossel fließen kann - sogar bei 0 Last.
Das ist auch die Methode der Wahl heutzutage, wird oft gemacht.

Besonders interessant faende ich ja eine Kombination v. beidem.
Forced Continuous bietet ja auch hoehere Regel-Dynamik - ueber
die nichtlineare Drossel dann trotzdem mit hoher Effizienz. Es
juckt mich, so einen mal testweise zu bauen.

[M. K. (sylaina)]

kfg schrieb:
> Das kann bei kleiner Minimallast ganz schoen ins Extrem gehen

Aber sowas von. Meistens aber ist bei Minimallast das Oszillieren 
tolerierbar, aber halt auch nicht immer ;)