Pulsos fantasmas em ponte H.

albert_emule · 8 de janeiro de 2015

Olá pessoal!

Estou tendo problemas com uma ponte H. com mosfets 50n20:
A primeira onda são os pulsos nos gates. São todos pulsos iguais, pois saem todos de um trafo driver.

A segunda onda é na carga de 8R.
Marquei de vermelho o que seriam os verdadeiros pulsos.
Estão aparecendo pulsos fantasmas.

Não tenho explicação para o fenômeno.

A primeira vista imaginei que aquele pico estivesse ultrapassando a tensão de Threshold do mosfet, mas esta costuma ser de 4V, e podemos ver na primeira onda que o pico ali presente não passa de 1,6v.

Então o problema não ode ser este.

.if · 9 de janeiro de 2015

pra não forçar muito as bolas de cristal e insigths, já pensou em postar o esquema? mesmo assim vou chutar que precisa alguma revisão no snubber ou no gap dos trafos ou o famigerado .. etc

MOR_AL · 9 de janeiro de 2015

Poste o diagrama!

Não tem nenhuma carga com componente indutivo?

MOR_AL

.if · 9 de janeiro de 2015

ah sim quase ia esquecendo o mais importante: se for erro de montagem ou componente com defeito, receba um cascudo.

albert_emule · 9 de janeiro de 2015

Experimentei alimentar a ponte com 155v e manter a mesma carga de 8R.

O PWM aqui chega em 50% em 20 segundos. Vai abrindo aos poucos.

Em fim, a carga vai aumentando de leve para pesada. Durante a elevação da potência percebi que os pulsos fantasmas sumiam por uns instantes, mas depois voltavam. Tipo uma intermitência. Quando os pulsos fantasmas sumiam, a onda na carga ficava perfeita.

O trafo driver:

Porém eu não deixo o PWM abrir completamente quando a ponte está alimentada em 155V, pois a potência se torna muito alta com a carga de 8R.

Quando o PWM atinge mais ou menos 25%, eu desligo.

O intuito disso será alimentar um trafo.

A carga resistiva está servindo apenas para verificar a eficiência do chaveamento.

Vejam: Tirei um print da onda num momento de perfeição:

abwFile0.bmp

albert_emule · 12 de janeiro de 2015

@Isadora Ferraz @MOR

Vejam a descrição do meu problema:

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-937.pdf

"However, even when

switching performance is of no great concern, it

is important to minimize the impedance in the

gate drive circuit to clamp unwanted voltage

transients on the gate. With reference to Figure

6, when one HEXFET®is turned on or off, a step

of voltage is applied between drain and source of

the other device on the same leg. This step of

voltage is coupled to the gate through the gate-todrain

capacitance, and it can be large enough to

turn the device on for a short instant (“dv/dt

induced turn-on”). A low gate drive impedance would keep the voltage coupled to the gate below the threshold."

Já tentei de todo jeito manter esta impedância baixa na saída do trafo driver, mas não encontrei solução.

albert_emule · 12 de janeiro de 2015

A questão da impedância é o seguinte:

Quando o transformador driver descarrega o gate ao ponto zero, este não consegue segurar aquele tensão do transiente, que acaba por ultrapassar a tensão de limiar de condução do gate, e este aciona um pulso fantasma.

Já tentei pôr resistor de 75R entre gate e source.

Já tentei usar a configuração de saída igual a deste driver:

http://electronicdesign.com/site-files/electronicdesign.com/files/archive/electronicdesign.com/content/content/63841/63841-fig1.jpg

Não resolveu

.if · 12 de janeiro de 2015

olha o chute: diodo em paralelo com 10R anodo no gate. A teoria é que a parte negativa do pulso fará o fet desligar mais rápido ou forçar-lhe-á a desligar MESMO. Talvez uma rede capacitor-resistor-diodo-indutor focando baixar a impedância só na hora de desligar.... sei lá. Se bem que no ponto zero isso não atua. Mas que mandou perguntar..?

MOR_AL · 12 de janeiro de 2015

Tire uma foto de sua montagem. Em outra ocasião eu fiquei surpreso que aquela "aranha" não dava problemas.

Pode estar ocorrendo que o dV/dt da tensão source-dreno esteja muito alto, fazendo o outro mosfet conduzir quando o anterior corta. Nesse caso inclua um pequeno capacitor (que suporte a tensão) de alguns pFs (de 27pF para baixo) entre os dois drenos e verifique se o problema some.

Finalmente!

Só para confirmar. Este trafo não saiu de uma fonte flyback não, né?

MOR_AL

albert_emule · 13 de janeiro de 2015

Tire uma foto de sua montagem. Em outra ocasião eu fiquei surpreso que aquela "aranha" não dava problemas.

Pode estar ocorrendo que o dV/dt da tensão source-dreno esteja muito alto, fazendo o outro mosfet conduzir quando o anterior corta. Nesse caso inclua um pequeno capacitor (que suporte a tensão) de alguns pFs (de 27pF para baixo) entre os dois drenos e verifique se o problema some.

Finalmente!

Só para confirmar. Este trafo não saiu de uma fonte flyback não, né?

MOR_AL

Testei os capacitores mas não resolveu.

Percebi que o problema ocorria até quando a ponte H era acionada em 12V.

Foi aí que pensei um pouco:

Eu havia lido em um velho livro de válvulas sobre ceifadores de tensão ou algo parecido. Eu não lembrava direito, mas isso acabou me dando uma ideia.

"Já que é o pico que aciona o pulso fantasmas, basta eu colocar um limitador de tensão acima do valor dele."

E assim eu fiz.

Coloquei um diodo zener de 5,1V em série com os resistores de gate de dois dos mosfets. Daí o mosfet só é acionado se o pico ultrapassar 5,1V. Como isso nunca acontece, há não ser por vias do PWM normal, o pulso fantasma não aparece. hehehe.

É provável que nos outros dois que estão sem zener, o pico de transiente acione, mas o pulso fantasma só passaria para a carga se um par de mosfets fossem acionados ao mesmo tempo com o pico fantasma (sem filtro a zener). Do jeito que instalei os zeners, sempre aciona um par junto, sendo um com zener e outro sem. Aí o circuito não fecha no momento do pulso fantasma. Só fecha quando ocorre o PWM normal.

MOR_AL · 13 de janeiro de 2015

Você não respondeu sobre a montagem. Como é que está?

... E o trafo, de onde saiu o núcleo? Não foi de uma fonte flyback não, né?

Finalmente.

Pelo que você postou, o problema ocorria com Ton maiores (vide sua foto) e agora você mostrou uma foto sem o problema, tudo bem. Mas a foto que você mostrou sem o problema é com Ton reduzido, semelhante a que você já tinha mostrado. Ambas sem o problema.

Isso me leva a crer que essa solução pode ou não ter sido eficaz.

Tente elevar o Ton para a mesma foto que apresentava o problema. Caso não ocorram os fantasmas, então seu tiro acertou o alvo. Caso os fantasmas apareçam, então tem que procurar outra solução.

MOR_AL

albert_emule · 13 de janeiro de 2015

Estou com um problema:

Eu atualmente estou usando tensão de 110V da tomada de um no-break para alimentar o retificador da ponte H.

Quando não é isso, uso um trafo de uns 600W. que entra 127V e sai uns 110V. É um trafo de no-break.

Eu tenho medo de alimentar o retificador da ponte H diretamente na rede, pois a tensão da rede aqui é de 127V. É exatamente isso que encontramos quando medimos nas tomadas.

127V vezes 1.41 = 179V.

É uma tensão muito próxima da tensão limite dos mosfets que estou usando: 50n20.

Que você acha? Devo ou não alimentar o retificador da ponte H em 127V AC???

O problema do trafo e do no-break é que a potência é limitada.

Já na rede posso colocar mais de 1500 watts tranquilo.

123File0.bmp

albert_emule · 14 de janeiro de 2015

Você não respondeu sobre a montagem. Como é que está?

1- A placa cortada é o PWM com o SG3525.

2- A placa quadrada cheia de pontos de solda é o circuito do buffer reforçador de corrente do trafo driver. Esta placa foi feita usando esta técnica: http://py2ohh.w2c.com.br/util/mmont/mmontagem.htm

3- A etapa a seguir é a da potência, onde estão os 4 mosfets 50n20 e 4 diodos rápidos de 30A / 600V.

4- Segue em evidência a etapa de potência:

... E o trafo, de onde saiu o núcleo? Não foi de uma fonte flyback não, né?

1- Não. Este núcleo toroidal do trafo driver possui 3,5mH. Esta medida foi feita usando indutímetro.

2- As formas de onda apresentadas foram medidas com a ponte H mandando potência diretamente para o resistor de chuveiro, sem uso do trafo.

3- Eu também enrolei um trafo de 50V, usando núcleo de fonte ATX genérica. Com carga de 8A a tensão cai para 36V e esta parece ser uma potência extrema para as bitolas de fio que usei na bobina, pois não suporta ficar mais que 15 minutos ligado e começa a feder.

Finalmente.

Pelo que você postou, o problema ocorria com Ton maiores (vide sua foto) e agora você mostrou uma foto sem o problema, tudo bem. Mas a foto que você mostrou sem o problema é com Ton reduzido, semelhante a que você já tinha mostrado. Ambas sem o problema.

Isso me leva a crer que essa solução pode ou não ter sido eficaz.

Tente elevar o Ton para a mesma foto que apresentava o problema. Caso não ocorram os fantasmas, então seu tiro acertou o alvo. Caso os fantasmas apareçam, então tem que procurar outra solução.

Ok, segue na imagem abaixo o Ton elevado:

Está com quase potência total em 8R. Nestas condições um fusível de 7A de vidro que estava na saída do capacitor de filtro se abriu. Tive que fazer um Jumper.

MOR_AL

MOR_AL · 14 de janeiro de 2015

Muito bom!

Acho que o seu problema esteja na montagem.

Os fios de conexão entre as placas não estão de acordo com técnicas de montagem com alta frequência e alta potência.

Tem fios compridos com muita corrente, que viram antenas transmissoras e tem fios compridos com pouca corrente, que viram antenas receptoras.

A técnica utilizada na placa dos drives é para altas frequências, o que é bom, mas acho que essas placas possuem um plano terra.

O pessoal costuma fazer duas coisas:

1 - Placa dupla face. Uma das faces é o plano terra.

2 - Ao invés de cortar o cobre para fazer as ilhas, deixam a face de cobre sem cortar. É o plano terra. Depois acrescentam (colam com super bonder) pedaços de placa para formar as ilhas.

O problema de circuitos com potência e com altas frequências é que, a montagem do circuito tem que ser quase como vai ser com o circuito pronto.

É muito importante que os protótipos não tenham "antenas" onde não deveriam existir.

Outro detalhe é que o circuito deve ser implementado de forma a que a parte de potência fique longe da parte do sinal. Evite montagens com a parte de potência próxima à parte do sinal. Principalmente a parte da potência quando provoca interferência na parte do sinal. Aí gera um loop, que em alguma frequência ou condição de funcionamento, pode provocar realimentação não desejada, causando oscilações e mal funcionamento. Isso ocorre mesmo com o circuito correto, mas mal distribuído.

MOR_AL

albert_emule · 14 de janeiro de 2015

Então de acordo com o que você diz, não fosse a montagem descuidada, o circuito até poderia funcionar bem sem o recurso do zener nos gates né?

E quanto a alimentar o circuito direto na tensão de 127VAC?

Eu ainda estou usando um trafo abaixador para 110VAC.

É como eu disse: Os mosfets são de 200V. Só tenho medo de eles não suportem.

O que sua experiência me diz?

Veja um detalhe no ultimo print da forma de onda que mandei:

A potência naquele momento estava tão alta, que a tensão máxima que deveria estar em 155V (110Vac retificados e filtrado) caiu para 118V.

Eu usei aquele trafo que está na mesa. É de no-break de 600Va.

.if · 14 de janeiro de 2015

estranha coincidência. nos últimos dias mais de um membro levantou a questão sobre trabalhar no limite. Percebi que alguns eram amadores. Bom, no meu ponto de vista (agora teórico, que nem ~~vos~~ interessa muito) considero aceitável que o componente suporte no mínimo o dobro de tudo. Num caso prático (agora sim é menos desinteressante) de fato, já queimei um circuito que se propunha a trabalhar de 100 a 240Vac aplicando 260V. Reespecifiquei os componentes principais e testei com sucesso em 290V

(edit. nada pessoal hein)

albert_emule · 14 de janeiro de 2015

Bomm. em 127V vai ficar com 179V DC e até menos que isso quando tiver com carga.

Vou caprichar nos snubber e vamos ver no que dá rsrsrs.

Num exemplo real, Existe um modelo de no-break da SMS que possui configuração push pull 24V no inversor, e a tensão das baterias ultrapassam 28V quando em carga. São duas baterias em série.

No entanto usa mosfets IRF3206 que são de 60V.

Hora: Se a bobina do trafo é push pull, os 28V da bateria viram 56V nos mosfets.

E estes mosfets funcionam tranquilamente no limite, pois existem milhares destes no-breaks por todo o Brasil.

MOR_AL · 14 de janeiro de 2015

Então de acordo com o que você diz, não fosse a montagem descuidada, o circuito até poderia funcionar bem sem o recurso do zener nos gates né?

Sim. PODERIA, não quer dizer que funcionaria.

E quanto a alimentar o circuito direto na tensão de 127VAC?

Eu não faria isso.

127 é o valor nominal. Os limites podem ir até (verifique. É coisa de +5 ou +10% e -5 ou -5%).

Segundo o manual, a MÁXIMA TENSÃO ABSOLUTA é de 200V. Não se considera operar com 200V, pois a vida útil do componente vai pro brejo. Sempre se dá uma margem de segurança para que nunca chegue ao valor máximo absoluto.

Além disso, a carga atual é resistiva. Com uma carga um pouco indutiva vão aparecer picos de tensão.

Eu ainda estou usando um trafo abaixador para 110VAC.

É como eu disse: Os mosfets são de 200V. Só tenho medo de eles não suportem.

É quase certo que não suportariam.

O que sua experiência me diz?

Já respondi.

Veja um detalhe no ultimo print da forma de onda que mandei:

A potência naquele momento estava tão alta, que a tensão máxima que deveria estar em 155V (110Vac retificados e filtrado) caiu para 118V.

Eu usei aquele trafo que está na mesa. É de no-break de 600Va.

Teria que entrar em detalhes, pois pode ser muita coisa. Valor do capacitor de filtro, potência do trafo, resistência dos fios do trafo etc.

Em tempo:

Antigamente, quando as empresas eram mais sérias e tinham um bom nome na praça, os manuais refletiam o comportamento dos componentes. Hoje, hahaha! tem que projetar considerando que o componente pode ser falso, copiado de qualquer modo por outra empresa, que não tem confiabilidade na praça.

MOR_AL

albert_emule · 15 de janeiro de 2015

Testei ontem uma half bridge acionada por trafo drive e usei como carga, o mesmo resistor de chuveiro na água.

Esta apresenta os mesmos pulsos fantasmas e curiosamente os diodos zeners não foram capazes de eliminar o problema.

Só funcionou na full bridge.

Vou estudar mais o caso.

albert_emule · 18 de janeiro de 2015

@MOR Eu finalmente medi a corrente do lado AC.

Com este último print do Ton, consegui 13,88A em 117V na entrada daquele trafo que alimenta a full bridge.

Na saída do trafo, consegui 16,12A em 97.3V.

Dissipação normal, coisa que dá para manter na temperatura estável com um micro ventilador de 6 centímetros, ou no máximo dois

O trafo começa a feder a verniz queimado em poucos minutos.

MOR_AL · 18 de janeiro de 2015

Deve ser que os diâmetros dos fios estejam subdimensionados.

O livro que recomendei tem o cálculo do trafo.

MOR_AL

albert_emule · 18 de janeiro de 2015

Bom. Fiquei muito satisfeito com os resultados.

A intenção era uma simples fonte chaveada simétrica, mas já penso em aplicações do tipo fonte de solda para eletrodo revestido.

Aquelas que dão 53V em aberto, mais sobre carga, com arco voltaico na ponta dos eletrodos, a tensão cai para 20V e a corrente atinge 200A

Daí eu teria que usar IGBT no lugar dos mosfets

MOR_AL · 18 de janeiro de 2015

Olá pessoal!

Estou tendo problemas com uma ponte H. com mosfets 50n20:

A primeira onda são os pulsos nos gates. São todos pulsos iguais, pois saem todos de um trafo driver.

A segunda onda é na carga de 8R.

Marquei de vermelho o que seriam os verdadeiros pulsos.

Estão aparecendo pulsos fantasmas.

Não tenho explicação para o fenômeno.

A primeira vista imaginei que aquele pico estivesse ultrapassando a tensão de Threshold do mosfet, mas esta costuma ser de 4V, e podemos ver na primeira onda que o pico ali presente não passa de 1,6v.

Então o problema não ode ser este.

Estava procurando a sua postagem com o circuito para entender o que você afirmou na sua última postagem.

Comecei da primeira postagem e ... caiu a fixa do que poderia estar acontecendo.

Observe que o seu circuito não está totalmente errado, mas poderia ser melhorado. Além disso, ele poderia funcionar corretamente como está, caso fosse montado com técnicas apropriadas.

O problema é que as ondas de gate podem ser muito melhoradas.

Observe que você corta os mosfets com zero volt. Só depois é que a tensão fica negativa, garantindo uma tensão de corte.

Outro detalhe é que se a tensão de gate fosse negativa logo que se desejasse cortá-lo, então a capacitância de gate seria descarregada mais rapidamente, melhorando a dissipação.

Uma provável solução seria um sinal de corte de um lado da ponte, complementar ao sinal de condução do outro lado.

O sinal do drive só teria tensões positivas e negativas. Sem valores nulos.

Seria algo assim: Ora com +Vgate, ora com -Vgate, sem 0V.

____|-----------|_____________________________|------ Sinal de um lado da ponte

____________________|------------|__________________Sinal do outro lado.

Mas atenção!!!

Como este sinal terá valores médios diferentes de zero, então não poderão ser transmitidos por trafos para o gate. Aí a coisa complica, hehehe..

Não me lembro agora como gerar essas duas fontes de modo a que acionem e cortem os mosfets, já que os mosfets possuem seus sources diretamente conectados à carga e portanto, variando entre Vdd e -Vdd.

Uma solução seriam duas fontes, cada uma referenciada a +Vdd e a -Vdd e dois mosfets canais N e dois mosfets canais P.

MOR_AL

albert_emule · 18 de janeiro de 2015

O sinal do drive só teria tensões positivas e negativas. Sem valores nulos.

Seria algo assim: Ora com +Vgate, ora com -Vgate, sem 0V.

____|-----------|_____________________________|------ Sinal de um lado da ponte

____________________|------------|__________________Sinal do outro lado.

Mas atenção!!!

Como este sinal terá valores médios diferentes de zero, então não poderão ser transmitidos por trafos para o gate. Aí a coisa complica, hehehe..

Não me lembro agora como gerar essas duas fontes de modo a que acionem e cortem os mosfets, já que os mosfets possuem seus sources diretamente conectados à carga e portanto, variando entre Vdd e -Vdd.

Uma solução seriam duas fontes, cada uma referenciada a +Vdd e a -Vdd e dois mosfets canais N e dois mosfets canais P.

MOR_AL