Что вызывает пики или колебания в моем преобразователе Buck-Boost?

В настоящее время у меня проблема с конвертером Buck-Boost. Схема моего конвертера Buck-Boost показана ниже:

Я использовал датчики Холла, LV25-P и LA25-NP, для измерения входного напряжения и входного тока для Buck-Boost. Затем сигнал измеряется датчиками и отправляется в схему состояния сигнала (справа от этого рисунка). Для схемы условия сигнала я использовал LM358, чтобы сделать последователи напряжения. Наконец, сигнал отправляется на АЦП.

IGBT, который я использовал - IRG4PH50U. Драйвер TLP250. Электропитание для TLP250 составляет + 15В, а его заземление называется «средним». Частота переключения составляет 20 кГц.

Я использовал PV-эмулятор Chroma ATE-62050H-600S в качестве входного источника для Buck-Boost. Выход ограничен электронным сопротивлением на 20 Ом. Я сохранил рабочий цикл IGBT на 49%. Результаты показаны ниже:

где канал 1 относится к сингалу в порту «LA», который находится в передней части схемы условия сигнала. Канал 2 относится к сингалу в порту «1», который находится в конце цепи условия сигнала с LC-фильтром нижних частот. Канал 3 - это входной ток I, измеряемый датчиком тока осциллографа.

Результаты не очень хорошие. Я действительно хочу удалить эти шипы. Недавно я прочитал некоторые документы об отскоке от земли, например, Что вызывает большие колебания в моем повышающем преобразователе постоянного тока в постоянный? Это отскок земли или какой-то другой эффект? Я предположил, что это вызвано отскоком земли. Однако я не знаю, как это решить.

Любая помощь будет принята с благодарностью.

Здравствуйте, @BruceAbbott. Да, у меня есть 3 основания.

Одно заземление связано с преобразователями и LM358, и я пометил его как «треугольник». Второе заземление связано с драйвером, TLP250, я пометил как "D_GND". Третий - основание Buck-Boost, которое я пометил как «GND». Я использовал резисторы 0 Ом, чтобы соединить их вместе, как вы можете видеть в правой части рисунка. Когда я измерил сигналы в канале 1 и канале 2, я подключил заземление P6.

В качестве запроса на @PlasmaHH я добавил прототип и макет печатной платы.

Недавно я попробовал решение от @PlasmaHH, и результаты показаны ниже:

Канал 3 представляет собой входной ток I, измеряемый датчиком тока осциллографа. Канал 1 и канал 2 относятся к одному и тому же порту, порт «1». Однако канал 1 использовал наземную антенну, а канал 2 - нет. Мы видим, что некоторые колебания уменьшены, но не все.

Я также попробовал мою схему Boost, которая является моей предыдущей работой. Результаты показаны ниже:

где канал 1 использовал наземную антенну, а канал 2 - нет. Из этого рисунка видно, что все пульсации уменьшены.

Из обсуждения выше, я думаю, что @PlasmaHH прав, но не в целом. @carloc и @rioraxe предоставили некоторые решения, и я думаю, что они могут работать. Я прочитал статью Джеффа Барроу, http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html . Я думаю, что отскок земли является виновником. Я сделал некоторые анализы для моего Buck-Boost, как показано ниже:

Эти цифры дают две разные токовые петли, когда переключатель включен или выключен. Из этого рисунка видно изменения областей токовой петли. Я предложил решение для проектирования компоновки печатной платы, как показано ниже:

Причина, по которой я хочу использовать этот макет, заключается в том, что я обнаружил, что текущее направление для двух токовых петель одинаковое. Поэтому мне нужно думать только о том, как восстановить розовую зону и зеленую зону.

Вот мой макет печатной платы, который еще не закончен. Я просто хочу знать, работает ли это.

Розовые линии указывают на токовую петлю, когда переключатель включен, а зеленые линии указывают на то, что переключатель выключен. Белая область - это изменения текущих циклов.

Итак, вы думаете, все в порядке?

———————————————————————————————————————————— Привет меняется. Во-первых, я уменьшил размер конденсатора, потому что я обнаружил, что мне не нужен такой большой. Затем я уменьшаю след между GND индуктора и Cout. Эффективно ли это для уменьшения паразитных индуктивностей?

Привет, я только что обновил свой макет печатной платы. Не могли бы вы помочь мне проверить это?

Я сделал некоторые изменения:

1. Сделал IGBT и диод в одном радиаторе, чтобы уменьшить площадь шлейфа.
2. Сделано несколько компонентов на нижней стороне, но я действительно не знаю, все ли в порядке.
3. Соедините основания вместе, как белые кружки я обозначил на рисунке.

Я не знаю, как измерить СОЭ для колпачков. Но я проверил некоторые вещицы об этом. Это говорит:

«Входная крышка составляет 100 В 470 мкФ. Его ESR составляет 0,06 Ом. Выходная крышка составляет 250 В 47 мкФ. Это ESR составляет 0,6 Ом».

Недавно я сделал новую плату PCB, как показано ниже:

Результат в порядке, как показано ниже:

Пик для входного тока меньше. Однако я не уверен, смогу ли я сделать дальнейшее улучшение.

Кстати, я также проверил выходной ток и напряжение, как показано ниже:

Почему выходной сигнал такой странный? Как улучшить это? Пожалуйста, помогите мне увидеть это.

Прежде всего, вы должны быть уверены, что вы измеряете правильно. Ваш датчик имеет эффект заземления антенны , для получения более подробной информации вы можете прочитать примечание к приложению « Измерение пульсаций на выходе и переходных процессов в переключающих регуляторах ».

Во-вторых, сверхбыстрые диоды trr <= 30 нс помогут решить проблему спайков. Чтобы найти конденсаторы с низким ESR, вы также можете выбрать конденсаторы с высоким пульсирующим током / высокой температурой; например, конденсаторы на 105 ° C могут помочь вашей проблеме. Ваша плата также выглядит так, как будто у нее проблема с паразитной емкостью. Вы можете заполнить плоскостью Gnd нижнюю часть переключателя, это уменьшает паразитную емкость.

Кажется, что ваши пики начинаются при включении IGBT. В вашей установке при включении индуктивный ток довольно высок. Большинство преобразователей настроены таким образом, так что было бы богохульством с моей стороны сказать, что это неправильно. Эта непрерывная установка режима нужен быстрый диод, как сказал m derecik. Также вы должны замедлить включение затвора IGBT любыми способами. Обычно видимый затвор-резистор легко понять и попробовать. Обходите экспериментальный резистор затвора быстрым маленьким диодом, чтобы отключение IGBT не замедлялось. Это сожжет немного больше энергии, но на выбранных вами 20 кГц это должно быть работоспособно. Резистор затвора зависит от вашей схемы PCB. Чем лучше ваша плата меньшее сопротивление затвора, необходимое для доведения пиков до приемлемого уровня. Вы можете начать с резистора 47 Ом с параллельно подключенным диодом BAV21.