BOOST升壓電路,輸入電源范圍400-630V,輸出670V,電流5A左右,工作頻率100k。SIC MOS,負壓3V,正壓16V。
后級帶的是LLC全橋電路,輸出功率3kW。
最近發(fā)現(xiàn)一個問題:輸入630V時,升壓輸出為670V,LLC電路部分輸出帶負載后,電子負載CC模式,當輸出需求功率大于輸入功率時,瞬間會將BOOST升壓部分的MOS管燒毀,三個極全穿。用示波器觀察DS波形,未見有瞬間尖峰。一直找不到原因,請教各位大俠。
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最近發(fā)現(xiàn)一個問題:輸入630V時,升壓輸出為670V,LLC電路部分輸出帶負載后,電子負載CC模式,當輸出需求功率大于輸入功率時,瞬間會將BOOST升壓部分的MOS管燒毀,三個極全穿。用示波器觀察DS波形,未見有瞬間尖峰。一直找不到原因,請教各位大俠。
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針對BOOST升壓電路MOS管燒毀的問題,結(jié)合您描述的現(xiàn)象(輸入630V時輸出670V、LLC后級功率需求突增導(dǎo)致MOS擊穿),以下是可能的原因分析和解決方案:
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### **1. 功率倒灌導(dǎo)致過流擊穿**
- **現(xiàn)象匹配**:當LLC輸出功率需求突然超過輸入功率時,可能通過升壓二極管反向向BOOST電路倒灌能量,導(dǎo)致MOS管承受異常電流。
- **關(guān)鍵檢查點**:
- **升壓二極管選型**:確認二極管的反向恢復(fù)特性(如SiC二極管需低反向恢復(fù)電荷Qrr),若反向恢復(fù)慢可能導(dǎo)致瞬態(tài)短路。
- **電流檢測保護速度**:檢查BOOST電路的電流保護環(huán)路響應(yīng)時間是否足夠快(100kHz下需μs級響應(yīng))。
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### **2. 負壓驅(qū)動不足或瞬態(tài)誤導(dǎo)通**
- **現(xiàn)象匹配**:負壓-3V可能在高dV/dt工況下不足,導(dǎo)致MOS管因米勒效應(yīng)誤導(dǎo)通,形成直通短路。
- **解決方案**:
- **增強負壓驅(qū)動**:將負壓提升至-5V以上(SiC MOS推薦值)。
- **驅(qū)動電阻優(yōu)化**:減小柵極電阻(如1-5Ω)以加快關(guān)斷速度,并聯(lián)反向肖特基二極管增強抗干擾能力。
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### **3. 輸入電壓突變引發(fā)過壓/過流**
- **現(xiàn)象匹配**:輸入630V接近BOOST上限,LLC負載突變可能導(dǎo)致輸入電壓跌落,引發(fā)控制環(huán)路震蕩。
- **關(guān)鍵檢查點**:
- **輸入電容容量**:增加高壓電解電容或薄膜電容(如100μF/630V)以緩沖瞬態(tài)能量。
- **環(huán)路補償參數(shù)**:檢查BOOST的電壓/電流環(huán)PID參數(shù),確保在負載階躍時無超調(diào)。
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### **4. 寄生參數(shù)導(dǎo)致高頻振蕩**
- **現(xiàn)象匹配**:示波器未觀察到尖峰,但高頻振蕩可能因探頭帶寬不足或測量點選擇被掩蓋。
- **解決方案**:
- **優(yōu)化PCB布局**:縮短MOS管漏極與電感的路徑,減少寄生電感;增加RC緩沖電路(如1nF+10Ω)。
- **高頻探頭復(fù)測**:用高壓差分探頭(≥100MHz帶寬)直接測量MOS管DS極。
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### **5. 散熱設(shè)計不足**
- **現(xiàn)象匹配**:燒毀時三極全穿可能是熱失效(高溫導(dǎo)致載流子倍增)。
- **檢查點**:
- **瞬態(tài)溫升估算**:SiC MOS的瞬態(tài)熱阻(如Cree C3M0065090D的RθJC≈0.3℃/W)是否滿足脈沖功率需求。
- **散熱器與導(dǎo)熱材料**:檢查接觸面是否均勻,導(dǎo)熱硅脂是否老化。
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### **6. 保護電路缺失或失效**
- **必須檢查項**:
- **過流保護(OCP)**:確認電流采樣電阻/霍爾傳感器的信號是否準確觸發(fā)保護。
- **過壓保護(OVP)**:輸出670V是否接近BOOST的OVP閾值(建議設(shè)置≥700V)。
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### **推薦步驟**
1. **立即措施**:
- 在BOOST輸出端增加防倒灌二極管(如1200V/20A SiC二極管)。
- 將柵極負壓調(diào)整為-5V,并檢查驅(qū)動波形(關(guān)注開啟/關(guān)斷延遲)。
2. **深入測試**:
- 用電子負載模擬階躍負載(如10%-90%跳變),同時監(jiān)測輸入電流、MOS管VDS及柵極驅(qū)動波形。
- 檢查LLC前級電容(670V側(cè))的電壓穩(wěn)定性,確認無大幅跌落。
3. **長期改進**:
- 采用交錯并聯(lián)BOOST拓撲分攤電流應(yīng)力。
- 升級驅(qū)動IC(如隔離驅(qū)動的UCC5350)以提高抗干擾能力。
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若上述措施仍未能解決,需重點關(guān)注**LLC與BOOST的交互作用**(如LLC啟動時的浪涌電流),建議在兩者之間加入預(yù)充電電路或軟啟動控制。