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關于BUCK電路的驅動波形的問題,有原理圖和波形圖,請高手分析分析!

今天用DSP做了一個2通道的BUCK電路,但是輸出紋波特別大,測了一下驅動波形,發現波形非常差,請高手幫忙分析分析原因.

上圖是原理圖,驅動IC是TI的TPS2836,輸入電壓是12V,MOSFET是IR的IRFZ48N,開關頻率選的是200K

上圖是DSP的輸出驅動波形EPWM5A,

上圖是HI-Drv的輸出波形

上圖是LO-Drv的輸出波形

上圖是最后的輸出電壓,紋波很大
請高手幫忙分析一下,應該怎么來解決這種現象來改善波形
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cafetea
LV.4
2
2008-06-06 11:47
Vin只有12V嗎,怎么HI_Drv的穩態電壓都有24V了?使用相同的MOS管,為何下管驅動電阻和上管驅動電阻都不一樣?
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power00
LV.2
3
2008-06-06 14:24
@cafetea
Vin只有12V嗎,怎么HI_Drv的穩態電壓都有24V了?使用相同的MOS管,為何下管驅動電阻和上管驅動電阻都不一樣?
這是一張典型應用的電路圖
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power00
LV.2
4
2008-06-06 17:03
@power00
這是一張典型應用的電路圖
這種現象是不是就是所謂的振鈴,不知道怎么來消除,高手賜招了!
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胡莊主
LV.7
5
2008-06-07 12:59
@power00
這種現象是不是就是所謂的振鈴,不知道怎么來消除,高手賜招了!
檢查一下PCB驅動的回路,是不是寄生電感太大了.
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yeming
LV.9
6
2008-06-07 14:06
@yeming
你的是PCB布線不合理,造成振鈴干擾的!我做過這個波形,改進了PCB設計后,大大減小了這個振鈴!后來幾乎是微不足道的了!
必須重新布線!
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yeming
LV.9
7
2008-06-07 14:07
@power00
這種現象是不是就是所謂的振鈴,不知道怎么來消除,高手賜招了!
你的是PCB布線不合理,造成振鈴干擾的!我做過這個波形,改進了PCB設計后,大大減小了這個振鈴!后來幾乎是微不足道的了!
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2008-06-07 14:12
幾點個人意見,僅供參考:
1.你講的所謂兩通道,意思是2-phase interleaving嗎?這個輸出電壓是兩相并聯后總的輸出電壓嗎?如果是這樣,那紋波有些大...不清楚你的輸出電壓/輸出電流,輸出濾波電感/電容要簡單計算一下的;
2.從上管的驅動波形看來,你測量的應該是G極與地之間的信號(其實就是上管的Vgs+下管的Vds,這是不真實的),而上管是浮壓驅動,最好用差分探頭測上管的G、S之間波形,這才是真正的上管驅動;
3.驅動信號基本上與輸出電壓紋波關系不大;
4.布線時一定要將那個TI的驅動芯片靠近功率開關管;
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no-admin
LV.8
9
2008-06-07 18:15
@斜陽古道
幾點個人意見,僅供參考:1.你講的所謂兩通道,意思是2-phaseinterleaving嗎?這個輸出電壓是兩相并聯后總的輸出電壓嗎?如果是這樣,那紋波有些大...不清楚你的輸出電壓/輸出電流,輸出濾波電感/電容要簡單計算一下的;2.從上管的驅動波形看來,你測量的應該是G極與地之間的信號(其實就是上管的Vgs+下管的Vds,這是不真實的),而上管是浮壓驅動,最好用差分探頭測上管的G、S之間波形,這才是真正的上管驅動;3.驅動信號基本上與輸出電壓紋波關系不大;4.布線時一定要將那個TI的驅動芯片靠近功率開關管;
關注下,我做了多年的DC-DC的銷售,類似的問題遇到了很多,基本都是PCB的LAYOUT引起的.
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power00
LV.2
10
2008-06-10 08:58
@yeming
必須重新布線!
怎樣的布線才算是合理的,請您介紹些經驗!
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power00
LV.2
11
2008-06-10 09:07
@斜陽古道
幾點個人意見,僅供參考:1.你講的所謂兩通道,意思是2-phaseinterleaving嗎?這個輸出電壓是兩相并聯后總的輸出電壓嗎?如果是這樣,那紋波有些大...不清楚你的輸出電壓/輸出電流,輸出濾波電感/電容要簡單計算一下的;2.從上管的驅動波形看來,你測量的應該是G極與地之間的信號(其實就是上管的Vgs+下管的Vds,這是不真實的),而上管是浮壓驅動,最好用差分探頭測上管的G、S之間波形,這才是真正的上管驅動;3.驅動信號基本上與輸出電壓紋波關系不大;4.布線時一定要將那個TI的驅動芯片靠近功率開關管;
1、這里的兩通道就是兩路DC的意思,電壓輸出在0-5V可編程,最大電流1A.
2、上管得驅動波形我確實測得有問題.
非常感謝您的關注!
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power00
LV.2
12
2008-06-10 12:42
@斜陽古道
幾點個人意見,僅供參考:1.你講的所謂兩通道,意思是2-phaseinterleaving嗎?這個輸出電壓是兩相并聯后總的輸出電壓嗎?如果是這樣,那紋波有些大...不清楚你的輸出電壓/輸出電流,輸出濾波電感/電容要簡單計算一下的;2.從上管的驅動波形看來,你測量的應該是G極與地之間的信號(其實就是上管的Vgs+下管的Vds,這是不真實的),而上管是浮壓驅動,最好用差分探頭測上管的G、S之間波形,這才是真正的上管驅動;3.驅動信號基本上與輸出電壓紋波關系不大;4.布線時一定要將那個TI的驅動芯片靠近功率開關管;
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213072844.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
上圖是高壓側MOSFET的驅動波形,感覺在關斷時尖峰電壓比較大!
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power00
LV.2
13
2008-06-10 13:16
@power00
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213072844.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">上圖是高壓側MOSFET的驅動波形,感覺在關斷時尖峰電壓比較大!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213074835.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
上圖是電感前端的波形,按照書上的理論介紹,它是由于電感、MOSFET的寄生電容引起的振鈴,可以通過后級的輸出濾波器濾掉,但是后級的輸出濾波器應該怎么設計?
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no-admin
LV.8
14
2008-06-10 13:46
@power00
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213074835.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">上圖是電感前端的波形,按照書上的理論介紹,它是由于電感、MOSFET的寄生電容引起的振鈴,可以通過后級的輸出濾波器濾掉,但是后級的輸出濾波器應該怎么設計?
要是在后面濾的話用RC濾吧,10-20歐的電阻串等于大于102的電容看看能濾掉嗎?濾不掉就要從前面電路的根源去解決了啊.
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power00
LV.2
15
2008-06-10 14:04
@no-admin
要是在后面濾的話用RC濾吧,10-20歐的電阻串等于大于102的電容看看能濾掉嗎?濾不掉就要從前面電路的根源去解決了啊.
這是一個DC的電源,不可以用RC濾波的吧!
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周挺巧
LV.7
16
2008-06-10 14:41
@power00
這是一個DC的電源,不可以用RC濾波的吧!
你的輸出電流有幾安吧?那你的電容就只有10UF你也太小了吧,至少也的1000以上吧
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power00
LV.2
17
2008-06-10 15:35
@周挺巧
你的輸出電流有幾安吧?那你的電容就只有10UF你也太小了吧,至少也的1000以上吧
目前的設計是5V/1A,后級有兩個電容,10u和470u
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周挺巧
LV.7
18
2008-06-10 16:10
@power00
目前的設計是5V/1A,后級有兩個電容,10u和470u
這是由電容的內阻與感抗引起的,建議用多個電容并聯或加一級LC濾波
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candid
LV.3
19
2008-06-10 16:32
@power00
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213074835.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">上圖是電感前端的波形,按照書上的理論介紹,它是由于電感、MOSFET的寄生電容引起的振鈴,可以通過后級的輸出濾波器濾掉,但是后級的輸出濾波器應該怎么設計?
這個問題簡單,應該可以解決,晚上回去上傳解決方法.
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candid
LV.3
20
2008-06-10 16:34
輸出紋波波形很標準,紋波大是因為輸出電容選得不夠好(一是容量可能不夠,更重要的可能是輸出電容ESR不夠小)
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power00
LV.2
21
2008-06-10 17:05
@candid
輸出紋波波形很標準,紋波大是因為輸出電容選得不夠好(一是容量可能不夠,更重要的可能是輸出電容ESR不夠小)
謝謝您的關注,還有個問題就是輸出紋波中間好像有一段很小的振鈴,感覺就是上面的振鈴沒有完全被濾掉,導致紋波的峰峰值非常大,這怎么解決?
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candid
LV.3
22
2008-06-10 17:27
@power00
謝謝您的關注,還有個問題就是輸出紋波中間好像有一段很小的振鈴,感覺就是上面的振鈴沒有完全被濾掉,導致紋波的峰峰值非常大,這怎么解決?
也許和你不當的測量方法有關,那些毛刺有可能是你測量時輻射耦合進去的,你最好直接用探頭的尖端(正極)點到輸出電壓正極,探頭的地要去掉地線夾以后,直接用探頭本體的地去接輸出的地,這樣可以排除空間輻射耦合進來的干擾.由于沒有看到你什么測,所以也不好判斷是不是耦合,但這個毛刺(從圖看到的情況)基本可以接受的.
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candid
LV.3
23
2008-06-10 18:56
請在Q9、Q10、L5的連結點處到地串入一個RC電路:電阻R約取6歐姆(可在5~7歐姆間試),電容C約取2nF(可在1.8~2.2nF間試).
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yeming
LV.9
24
2008-06-10 19:46
@power00
怎樣的布線才算是合理的,請您介紹些經驗!
這個看看PCB布線的EMC干擾消除的書就可以了!
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zy_1978
LV.4
25
2008-06-11 10:12
@power00
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213074835.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">上圖是電感前端的波形,按照書上的理論介紹,它是由于電感、MOSFET的寄生電容引起的振鈴,可以通過后級的輸出濾波器濾掉,但是后級的輸出濾波器應該怎么設計?
Power00:很羨慕有那么多的前輩關心您的帖子!與您相反,我做了一個Boost升壓的實驗板,遇到了與您基本類似的情況-波形不好(在http://bbs.dianyuan.com/topic/239102的帖子里,貼了很多實際的測量波形圖),好象不太引人注意.如果臺兄的問題得到了解決,能否到時候也指點一下我您的問題是怎么得到解決的呢?500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2657171213150316.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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power00
LV.2
26
2008-06-11 12:52
@zy_1978
Power00:很羨慕有那么多的前輩關心您的帖子!與您相反,我做了一個Boost升壓的實驗板,遇到了與您基本類似的情況-波形不好(在http://bbs.dianyuan.com/topic/239102的帖子里,貼了很多實際的測量波形圖),好象不太引人注意.如果臺兄的問題得到了解決,能否到時候也指點一下我您的問題是怎么得到解決的呢?[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2657171213150316.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
呵呵,我也正在解決,下午照candid兄的方法試試.如果問題解決一定把方法貼出來大家一起交流.Good Luck!
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zy_1978
LV.4
27
2008-06-11 13:59
@power00
呵呵,我也正在解決,下午照candid兄的方法試試.如果問題解決一定把方法貼出來大家一起交流.GoodLuck!
等待您的好消息!
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2008-06-11 14:27
@candid
請在Q9、Q10、L5的連結點處到地串入一個RC電路:電阻R約取6歐姆(可在5~7歐姆間試),電容C約取2nF(可在1.8~2.2nF間試).
candid,那只是加了一個snubber circuit而已,消除一些高頻成分,減少emc影響,對驅動波形的ring back是沒有起到任何作用的
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power00
LV.2
29
2008-06-11 14:47
@candid
請在Q9、Q10、L5的連結點處到地串入一個RC電路:電阻R約取6歐姆(可在5~7歐姆間試),電容C約取2nF(可在1.8~2.2nF間試).
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213166423.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
根據candid的方法,實際情況我選擇了3.3歐的電阻和1000pF的電容對地,電感前端的波形確實有所改善,但是上升沿有個很大的尖峰,如上圖所示.用示波器測量后級的輸出紋波還是比較大,有500mV左右,我的實際電壓只有4V,通過并聯小電容也濾不掉,下圖是紋波和中間放大的部分,感覺紋波主要還是來自于那個上升的尖峰,不知道怎么消除.希望高手們繼續支招!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213166718.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖,點擊可放大。\n按住CTRL,滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/66/2652441213166830.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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candid
LV.3
30
2008-06-11 14:48
@aiya19830720
candid,那只是加了一個snubbercircuit而已,消除一些高頻成分,減少emc影響,對驅動波形的ringback是沒有起到任何作用的
說的沒錯,RC吸收是解決mos開關波形振蕩的,加RC電路是可以完全消除這個振蕩,這個振蕩的抑制也是達到EMC的一個重要途徑.要根本解決(實際上是不可能根本解決的^_^,只能說達到一個可接受的程度)EMC問題是必須優化布局布線的:瞬變環路面積越小越好;mos驅動走線越短越好.在看不到樓主的PCB布局布線情況,我是提不出具體修改意見的.
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power00
LV.2
31
2008-06-11 14:49
@aiya19830720
candid,那只是加了一個snubbercircuit而已,消除一些高頻成分,減少emc影響,對驅動波形的ringback是沒有起到任何作用的
aiya19830720:不知道您有什么高見,還請賜教,謝謝!
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