Schaltspitzen (Resonanzwandler)

[Oliver H. (snatch)]

Hallo zusammen,

ich habe ein kleines Problem und wollte dazu eure Meinung hören. Das 
Projekt ist ein µC-gesteuerter Hochspannungsgenerator. Soweit alles 
bestens und funktionsfähig. Allerdings stören mich noch die 
Schaltspitzen (ca. 48 V), welche ich zwischen den Mosfests Q2 und Q3 des 
Resonanzwandlers messe. Diese übertragen sich auf die ganze Schaltung.

Hier noch eine kurze Beschreibung, was die Schaltung macht:
Ein vom µC erzeugtes 16 Bit PWM-Signal wird nach einer 2-fachen Glättung 
und einer anschließenden Impedanzwandlung einem spannungsabhängigen 
Oszillator VCO (U2) zugefügt. Dieser erzeugt je nach Höhe des 
Spannungswertes zwei variable Rechteckspannungen die zueinander um 180 ° 
phasenverschoben sind. Durch eine im VCO (U2) intern vorgegebene Totzeit 
von ca. 1,2 µs wird gewährleistet, dass nicht zum selben Zeitpunkt beide 
Ausgänge des VCO gleichzeitig High-Signal führen. Die beiden Ausgänge 
des VCO werden anschließend über einen Treiberbaustein (U3) den beiden 
Gate-Anschlüssen der Leistungsschalttransistoren (Q2, Q3) des 
LLC-Reihenresonazwandler zugeführt. Hierdurch wird ein Leistungsstarkes 
Rechtecksignal erzeugt, welches schließlich am Eingang des 
LLC-Resoanzwandlers anliegt.


Ich habe schon einiges versucht diese zu entfernen, bisher jedoch kein 
Erfolg. Was würdet ihr tun?

Grüße und Danke

[Boris O. (bohnsorg)]

Ich würd' mehr Informationen anliefern. Die Messpunkte für die Spitzen 
sind wichtig, da Messeinrichtungen auch nicht frei Kapazi- und 
Induktivität sind. Und wer Messpunkte hat, der hat auch einen 
Schaltungsaufbau. Bei der Vielzahl von Oszilloskopen tue ich mich etwas 
schwer, die Auflösung herauszufinden, also Rückschlüsse auf die 
Signalfrequenz zu ziehen.

Da du auch schon etwas probiert hast, wäre die Liste der gescheiterten 
Versuche wichtig, dann muss ich das nicht wiederholen. Einen 
Stützkondensator über die beiden MOSFETs hinweg könnte man versuchen, 
vielleicht ists die schlechte Masseanbindung oder die Induktivität ist 
einfach zu fix für die vorhandenen (?) Schutzschaltungen.

[oszi40 (Gast)]

Ohne den Aufbau zu kennen, würde ich erst mal noch einige keramische 
Stützkondensatoren an der Quelle des Übels einbauen. Das geht noch 
einfach.

Oliver H. schrieb:
> Allerdings stören mich noch die Schaltspitzen (ca. 48 V),
> welche ich zwischen den Mosfests Q2 und Q3 des
> Resonanzwandlers messe.

Ja an dieser Stelle kannst Du viel "Erfahrung" sammeln. Wir wissen noch 
nicht wie optimal die Ansteuerung ist, nicht wie der Aufbau ist und ob 
Induktivitäten Dir Streiche spielen.

[oszi40 (Gast)]

Wenn ich jetzt das Oszillogramm rechts ansehe, tippe ich auf induktive 
Abschaltspitzen. Wenn Du diese wegbügelst durch Snubber geht 
wahrscheinlich Leistung hinten verloren?

[Oliver H. (snatch)]

Ich habe nun 2 Kondensatoren über den Mosfets eingebaut und siehe da, 
die Sptizen wurden auf max. 30 V verringert (-18 V). Allerdings hat sich 
dadurch auch die Anstiegszeit der Schaltflanken etwas erhöht. Dies 
bewegt sich aber in einem tolerierbaren Bereich. Ich werde nun 
zusätzlich die Schaltspitzen mit einer schnellen Diode kappen um 
anschließend mit kleinere Kapazitäten arbeiten zu können, damit sich die 
Schaltflanken wieder etwas bessern.

Der Resonanzwandler arbeitet in einem Frequenzbereich von 23 kHz bis 80 
kHz also noch sehr moderat. Übrigens, das das Teil liefert eine 
Ausgangsspannung von 25 kV mit bis zu 2 mA Strom und das mit einem für 
Hochspannungsnetzgeräte sehr guten Wirkungsgrad von ca. 80 %. Das ganze 
System läuft soweit auch sehr gut!



Grüße

[TelTower (Axelr.) (Gast)]

Die 24Volt solltest Du ordentlich abblocken, nicht die MOSFETs.

PIN 11 + 15 von U3 sind die Betriebsspannungsanschlüsse des 
"Leistungs"teils vom IR2110. (Oder war's 3+2? - nachsehen). Die nicht 
einfach mit VCC parallel schalten, sondern extra führen. Masseanschluss 
vom Leistungsteil bitte direkt an die Masseanschlüsse vom Q3, C4 und 
C47.
Genau an diesen Massepunkt dort auch einen Keramischen Kondensator, der 
von dort DIREKT auf den DRAIN von Q2/24V geht.

Den Fets kann man einen Snubber parallelschalten. Aber nur soviel, wie 
unbedingt nötig. 2.2nF-100R Reihenkombination direkt über den FETs.
Wie regelst Du die Resonanzfrequenz? (Die verschiebt sich ein wenig)

Der 2153 ist doch selbst schon von Hause aus FET-Treiber mit 555er vorn 
drann? Von daher erschliesst sich mir U3 nicht.
Gut - ist jetzt schon wieder ne Weile her, das wir DAMIT rumgespielt 
haben und ich kann mich irren...

FAZIT: wichtig ist, alle Betriebsspannungen direkt und kurz mit 
schnellen Kondensatoren abzublocken. 80Khz klingt nicht viel auf den 
ersten, aber nicht die Schaltfrequenz, die schalt flanken sind 
entscheidend (1/x nsek). Wenn Du da 50nSekunden angestrebt hast, dann 
sind das mal eben 20Mhz, mit denen Du rechnen solltest und dein Design 
dahingehend anpassen musst.


Axelr.
DG1RTO

Gruß in die runde

[Oliver H. (snatch)]

Hallo,

danke dir.

Also, die Masseanschlüsse von Q3, C4 und C47. laufen bei mir direkt über 
die die Masselage der Leiterplatte und sind sehr gut und direkt mit 
einem zusätzliche Viagitter angebunden. Der Leistungsteil sitzt direkt 
an der Spannungsversorgung und ist meiner Ansicht nach sehr gut 
angebunden.

Die Kondensatoren über den Mosfets haben geholfen. Werde das mit dem 
Snubber aber nach den derzeit laufenden Temperaturtests nochmals testen.

Grüße

[Stephan H. (Gast)]

Hast du evtl. auch ein Oszi-Bild von Spulenstrom + Halbbrückenausgang?
Und die zeitliche Auflösung am Besten auch deutlich höher. (2 Auschnitte 
jeweils nur auf pos/neg Flanke).

[Jobst M. (jobstens-de)]

Moin!

Mich würde das Layout interessieren. Da kann viel passieren und da kann 
man viel machen.


Gruß

Jobst

[oszi (Gast)]

Ist der Oszi Tastkopf korrekt abgestimmt?