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IRS2110S+IGBT半桥驱动调试问题记录

我打算设计一个无线电能传输的发射端,想要稍微大一点的功率,所以我想使用它IRS2110S IGBT该方案构成半桥驱动发射线圈。IGBT的型号为IKW60N50.废话不多说,直接设计原理图如下: 在这里插入图片描述 这是参考之前师兄的设计,说可以用。于是我照搬了一下。没想到,我把板子打出来,焊接完毕,上电测试没问题,波形输出也没测(大意)。 所以直接连接到负载线圈(发射线圈),不仅如此,我还直接完成了接收端,接收线圈也放在发射线圈后面,便于耦合。现在想想,我真的很自信,也不知道谁给了我信心。 所以不出所料,上电后直接闻到香味,定眼一看,共模电感L3烧了,线圈的绝缘层几乎融化了,很快就断电了。现在再想想,我真的很大胆。我用的是36V/7A输出开关电源。 于是,我开始想,我是否应该一步一步地测量波形,好家伙,事实上,我没有测量这里,直接开始分析。 才想起来,IRS2110芯片的HIN和LIN信号应该是互补PWM,最开始只给HIN输入了PWM信号,而LIN连接低电平导致输出波形错误。后来看手册查资料,知道需要互补PWM信号后,使用STM32单片机产生互补PWM给IRS只用示波器看了2110。VS波形基本正常,万用表测也是18V(VCC为36V),此时认为输出正确,然后连接谐振线圈和补偿电容,结果很快闻到共模电感烧灼的味道,立即停电。开始分析问题,发现驱动IGBT开启延迟比关断延迟快10倍左右,所以当上管还没有关闭时,

下管已经导通,此时处于上下管同时导通的状态,即VCC和GND短路,而IGBT通流能力强,短时间内导通勉强能承受,但连接到线圈负载后,电流急剧增加,烧坏了前端共模电感。所以按照手册互补PWM信号设置了250ns死区时间,再次测试时发现这次空载上电会导致开关管急剧升温,百思不解。自举电容大小?网极驱动器开关延迟,实物与手册误差大,芯片问题?

再次分析输入信号,原始输入信号的互补性PWM上管的开启时间应小于下管的闭合时间,下管的开启时间也应小于下管的闭合时间。换句话说,上管开启前,下管已关闭,上管关闭时,下管仍关闭,下管延迟一段时间后打开;相反,下管开启时,上管也关闭。这确保上下管同时避免引导。 单片机产生的互补性PWM信号是这个逻辑,没有问题,但忽略了一点,即光耦合的作用,它有一个很大的特点是信号翻转,也就是说,逻辑反过来:实际上管打开时间大于管关闭时间,即管导通,管仍处于导通状态(延迟相应的死区时间关闭),管关闭,下管也处于导通状态;反之亦然。 所以这种情况必然会导致死区时间设置的增加,上下管同时导通的时间也在增加,相应的损失也会急剧增加,那么IGBT上电时发热严重。这就解释了为什么死区时间明显增加,但管道发热更严重。

这个阶段的问题是发现的,所以光耦短路是对的PWM信号源没有好办法,所以在传输路径上想办法,或者直接不隔离,但考虑到高电平只有3.3V,驱动IRS2110有点不安全,还得想办法把高电平拉到5V。所以我用手里现有的744HACTG125芯片(单路三态缓冲门)用于信号隔离,这次学生开关电源被用作电源输入,电压为32V,并设置限流1A,避免板子再次烧坏。 现在信号输入没问题(逻辑上没问题),然后上电测试。果然,死区时间增加了,管道完全不热。然后测量上下管的栅极波形,我又糊涂了。Vgs(黄曲线)上升没问题,但下降时延迟高达600ns(而且好像变化不大。我调整了死区的时间,还是没有效果。)而且会有一个平台,如下图所示,我们不知道他是什么平台;下管Vgs(绿色曲线)上升时有点像密勒平台。即使我设置了500个死区,也不行。ns,然后会有上下管同时导通的瞬间。虽然时间很短,但不加载也没问题。加载后直接降低输入电压。说明这里使用的负载(谐振电路)CCL拓扑结构,拓扑本身的启动电流很小,然后随着振荡逐渐增大,达到平衡。

问题在哪里?我又陷入了沉思 后来发现谐振电路有问题,对比发现是我用的。CBB电容器,这个电容器是一年前买的,一直放在地下室里,湿度往往在80%-90%之间,电容器可能会失效,换了我最近买的电容器,负载直接短路发热的问题解决了,但是接收器的功率一直不高,虽然输出波形一直不是特别理想,也没有深入研究。从接收端的谐振回路开始想办法。,等我慢慢学习,先结束。

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