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样板打回来了,但驱动波形很糟糕。

1年前浏览819

大家好,我是蜗牛。今天跟大家分享一个实际案例,一个关于驱动芯片替代的实验。



一、背景:


面临着芯片的涨价和缺货,芯片的替代选型和实验就成了一项必不可少的工作。正好有几款可以替代公司的驱动芯片。


可是,几种芯片封装不兼容,怎么办呢?


为了又快又好的完成这件事,我在主板上画了一种驱动,其它封装的驱动都画成一个小板,通过排针连接,使用的时候将小板直接插在主板上就可以了。这样的好处是:主板只有一个,更换小板比较方便。



二、调试:


拿到样板,手工焊好后,我们开始了调试。(以下是板子局部图片,小板包含驱动芯片及外围电路,通过排针的方式连接):


图一    样板成品局部图


首先,供电正常,确保没有虚焊或短路。但当我测试Vgs波形的时候,有点不敢相信自己的眼睛,如下图。一般来说,MOS管驱动波形出现振荡是很正常的现象,但是振荡的这么厉害,波形根本没法看,不能正常工作。


二    样板驱动波形

用红外测试仪监测了MOS管温度,温升瞬间升到几十度,还好我反应快,马上就断掉了开关,不然办公室又得开始放鞭炮了。



三、原因查找:


我猜想会不会是驱动芯片本身有问题?


于是我用示波器直接测了驱动芯片的输出波形,如下图,波形正常。


三    驱动芯片输出波形


那问题会不会出在驱动布板上,仔细查看了驱动部分的PCB,MOS管的回路尽量短,也都进行了包地处理,跟之前布板差别不大,所以排除PCB布板的问题。


于是我又尝试调整了驱动电阻的阻值,因为这个电阻的大小对管子的振荡影响很大。多测调试无果。


那唯一的不同之处在于驱动部分单独做成一个小板插在主板上。我判断大概率问题出在这里,于是重新打板将驱动直接画在主板上。事实证明我的判断是正确的,测得驱动波形如下图,波形很漂亮,有木有?


四    PCB更改后样板驱动波形


四、原因分析:


先简单介绍一下我们所使用的驱动电路。如下所示。该电路一直量产至少上万片,所以这个电路肯定是没问题的。


当驱动PWM为高时,通过R3→D1→C2→R2→GND,给MOS管充电。

驱动PWM为低时,通过C2→R4→Q1→GND,MOS管放电。

管子做到快开慢关。一般电阻R3小于R4,阻值为几欧姆。


R1的作用是防止静电击穿,为静电提供释放回路,一般为10K左右。

图五    驱动电路图


再回到我们的问题上,为什么将驱动插在小板上,驱动波形会变差,会振荡的那么厉害呢?


实际上这个振荡是由R3,L1和C2串联振荡引起的。其中,L1是驱动芯片输出到栅极之间的寄生电感,这个距离越远,L1越大。驱动做成小板通过插针的形式连接,其实就是增大了这个距离,也就是增大了电感L1,所以就振荡的特别厉害。


电阻R3的作用主要起到阻尼振荡的作用,让管子导通的不那么快,吸收管子的振荡尖峰。阻值越大,振荡越小,但效率也会降低。


六    驱动电路中的寄生电感


最后,驱动电路部分一定要注意的几个细节:


1.布局时,驱动部分一定要靠近MOS管且MOS管的驱动回路面积要尽量短,减小寄生电感的影响。


2.MOS管选型时,输入电容C2和密勒电容C1尽量选择容值比较小的。


3.调试时,可通过改变R3的阻值来改变驱动波形的振荡。



今天的分享就到这里,希望对你有帮助。


--END--



   

   
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来源:硬件笔记本
电源电路芯片
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-05-11
最近编辑:1年前
硬件笔记本
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