O que está causando os picos ou oscilações no meu conversor Buck-Boost?

Atualmente, tenho um problema com o conversor Buck-Boost. O esquema do meu conversor Buck-Boost pode ser visto abaixo:

Usei os transdutores Hall Effect, LV25-P e LA25-NP, para medir a tensão de entrada e a corrente de entrada do Buck-Boost. Em seguida, o sinal é medido pelos transdutores e enviado ao circuito de condição do sinal (à direita desta figura). Para o circuito de condição do sinal, usei o LM358 para fazer os seguidores de tensão. Finalmente, o sinal é enviado para os ADCs.

O IGBT que eu usei é o IRG4PH50U. O driver é o TLP250. O fornecedor de energia para o TLP250 é + 15V, e seu ponto de referência é "Médio". A frequência do comutador é 20KHz.

Usei o emulador fotovoltaico, Chroma ATE-62050H-600S, como fonte de entrada para o Buck-Boost. A saída é conectada com uma resistência eletrônica a 20 Omh. Eu mantive o ciclo de trabalho do IGBT em 49%. Os resultados são mostrados abaixo:

onde o canal 1 refere-se ao singular na porta "LA", que fica na frente do circuito de condição do sinal. o canal 2 refere-se ao sinal na porta "1", que fica no final do circuito de condição do sinal com um filtro passa-baixo LC. O canal 3 é a corrente de entrada que eu medi pela sonda do osciloscópio atual.

Os resultados não são muito bons. Eu realmente quero remover esses picos. Recentemente, li alguns documentos sobre rejeição ao solo, como O que está causando grandes oscilações no meu conversor de impulso DC / DC? Esse rebote no solo ou algum outro efeito? Eu afirmei que é causado por quedas de terra. No entanto, não sei como resolvê-lo.

Qualquer ajuda será muito apreciada.

Olá, @BruceAbbott. Sim, eu tenho 3 motivos.

Um terreno está relacionado aos transdutores e ao LM358, e eu o marquei como "triângulo". O segundo terreno está relacionado ao driver, TLP250, que marquei como "D_GND". O terceiro é o terreno do Buck-Boost, que marquei como "GND". Usei 0 resistores Omh para conectá-los, como você pode ver na parte direita da figura. Quando medi os sinais no canal 1 e no canal 2, o terra que liguei é P6.

Como solicitação do @PlasmaHH, adicionei o protótipo e o layout da PCB.

Recentemente, tentei a solução do @PlasmaHH e os resultados são mostrados abaixo:

O canal 3 é a corrente de entrada que medo pela sonda do osciloscópio atual. O canal 1 e o canal 2 referem a mesma porta, porta "1". No entanto, o canal 1 usou a antena de terra, enquanto o canal 2 não. Podemos ver que algumas ondulações são reduzidas, mas não todas.

Eu também tentei o meu circuito Boost, que é o meu trabalho anterior. Os resultados são mostrados abaixo:

onde o canal 1 usou a antena de terra, enquanto o canal 2 não. A partir desta figura, podemos ver que todas as ondulações são reduzidas.

A partir da discussão acima, acho que o @PlasmaHH está certo, mas não o todo. O @carloc e o @rioraxe forneceram algumas soluções, e acho que elas podem funcionar. Li o artigo de Jeff Barrow, http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/ground_bounce.html . Eu acho que o salto no chão é o culpado. Fiz algumas análises para o meu Buck-Boost, como mostrado abaixo:

Esses números fornecem os dois loops de corrente diferentes quando o interruptor está ligado ou desligado. A partir desta figura, podem ser vistas as alterações nas áreas atuais do loop. Propus uma solução para projetar o layout da placa de circuito impresso, como mostrado abaixo:

O motivo pelo qual desejo usar esse layout é que achei a direção atual dos dois loops de corrente iguais. Portanto, só preciso pensar em como redcue a área rosa e a área verde.

Aqui está o layout do meu PCB, que ainda não foi concluído. Eu só quero saber se funciona.

As linhas rosa referem-se ao loop de corrente quando o interruptor está ligado e as linhas verdes referem-se ao interruptor está desligado. A área branca é a alteração dos loops atuais.

Então, pessoal, vocês acham que está bem?

————————————————————————————————————— Olá, eu fiz algumas novas alterar. Em primeiro lugar, reduzo o tamanho do capcitor, porque descobri que realmente não preciso desse tamanho grande. Então, reduzo o traço entre o indutor GND e Cout. Isso é eficaz para reduzir as indutâncias perdidas "?

Oi, Acabei de atualizar meu layout PCB. Você poderia me ajudar a verificar?

Eu fiz algumas mudanças:

1. Feito o IGBT e o diodo em um dissipador de calor para reutilizar a área do loop.
2. Fiz alguns componentes no lado inferior, mas eu realmente não sei se está tudo bem.
3. Conecte os motivos, como os círculos brancos que marquei na figura.

Não sei como medir a ESR para limites máximos. Mas verifiquei alguns ducumentos sobre isso. Diz:

"A tampa de entrada é 100V 470uF. Sua ESR é 0,06 Ohm. A tampa de saída é 250V 47uF. É ESR é 0,6 Ohm."

Recentemente, criei a nova placa PCB, como mostrado abaixo:

O resultado é bom, como mostrado abaixo:

O pico da corrente de entrada é menor. No entanto, não tenho certeza se posso melhorar ainda mais.

A propósito, também testei a corrente e a tensão de saída, como mostrado abaixo:

Por que a saída da forma de onda é tão estranha? Como melhorar isso? Por favor me ajude a vê-lo.

Primeiro de tudo, você deve ter certeza de que mede corretamente. Sua sonda possui um efeito de antena de terra. Você pode ler a nota de aplicação " Medição de ondulações de saída e comutação de transientes em reguladores de comutação " para obter mais detalhes.

Segundo, diodos ultra rápidos trr <= 30ns ajudarão seu problema de pico. Para encontrar capacitores ESR baixos, também é possível selecionar capacitores de alta corrente de ondulação / alta temperatura; por exemplo, capacitores de 105 ° C podem ajudar no seu problema. Seu PCB também parece ter um problema de capacitância parasitária. Você pode preencher com o plano Gnd na parte inferior do interruptor, reduz a capacitância parasita.

Seus Spikes parecem estar começando no IGBT. Na sua configuração, a corrente do indutor é bastante alta ao ligar. A maioria dos conversores é configurada dessa maneira, por isso seria blasfema da minha parte dizer que isso está errado. precisa de um diodo rápido, como m derecik disse. Além disso, você deve diminuir a velocidade de ligação do IGBT por qualquer meio. Ignore o resistor de gate experimental com um diodo pequeno e rápido, para que o desligamento do IGBT não seja lento. Isso consumirá mais energia, mas nos 20KHz escolhidos deve ser viável. O resistor de gateway depende do layout da sua placa de circuito impresso. a menor resistência necessária para elevar os picos a um nível aceitável. Você pode começar com um resistor de 47 ohm com um diodo BAV21 em paralelo.