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[参考译文] UCC2.152万:停机时间和MOS-FET加热

Guru**** 2468460 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/643007/ucc21520-dead-time-and-mos-fet-heat

部件号:UCC2.152万

大家好,

我的电路与数据表中的电路是相同的半桥,如下所示,设备值​​如下所示。

RIN= 51Ω,RDT= 4.7KΩ,Rboot=rron=v ä 1Ω,roff= 0Ω,RGS= 10kΩ

CIN=33pF,Cvcc=(CD+CDF 0.1)μF,1.0 = 2.2nF,Cboot=(1.0 + 0.22)μF,

CVDD=(0.22)μF,CHV=(4.7 + 0.1 0.1)μF /450V

MOS-FET=STD1NK60T4 (600V,1.0A,8.5Ω),

Dboop=MURA160T3G (600V,1.0A),doff=Mss1P4 (40V,1.0A)

和Vcc=3.3V,Vdd=12V,Vhv=20~300V

 

我有两个问题。

第一个是与时间有关的问题。

如图1)和图2所示,未施加高压和施加电压之间的停用时间波形存在差异。(标有红色圆圈)。

在什么情况下会发生这种情况?

 

图1)无高电压的波形

 

图2)具有20V高电压的波形

 

第二个问题是有关MOS-FET的热量。

如果施加100V的高电压,MOS-FET将在无负载条件下(即SW输出端子打开时)产生过热。 此时,高压电流约为13mA。

我想知道电流流动的原因,以及在无负载状态下MOS-FET产生的热量。

 

此致,


 

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    权永良:

    第一个问题:请帮助我确认波形:

    • 通道1 (黄色):开关
    • 通道2 (绿色):低
    • CH3 (靛蓝):您好

    红色圆圈中的事件持续时间约为50ns,这大致是编程的停机时间。 即使在低电压波形中,也可以在<1V时观察到相同持续时间的小平稳水平。 我认为死时电路运行正常,但如果不测量HO-HS输出,则无法判断。 是否可以使用差分探头或示波器数学函数(从HO波形中减去SW节点)来完成?

    平台行为可能由高侧和低侧MOSFET之间的高阻抗节点处形成的电容分压器来解释。 加载网桥应有助于缓解此问题。 请告诉我,在低电压(30V)下施加小负载(10kΩ μ A)是否有帮助。

    第二个问题:MOSFET切换时,或处于静态关闭状态时,是否会看到高电压电流? 切换过程中,应预计高压电源会产生一些电流,因为MOSFET (Coss)的寄生电容将进行充电和放电。 这些电容器的能量会在MOSFET中散热。 但如果在100V的情况下看到13mA且两个MOSFET均未切换,则MOSFET可能未完全关闭(检查Vgs以确认),MOSFET可能会受损(来自漏源,漏极栅和栅极源的测试电阻),或PCB可能受损(使用MOSFET脱焊的测试电阻)。

    此致,  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好,Derek Payne,

    感谢您的善意回复。

    很抱歉,我的解释不详细。

    在上述问题的波形图中,每个信号显示如下。

    此外,此波形也是相同的,在其中,所有电源都不是隔离的。

    •CH1 (黄色):输出

    •CH2 (绿色):OUTB

    •CH3 (IndiG): INA (INB=反向INA)

    您的解释中提到了哪些HO和HS?

    图3)是与上述问题相同条件的波形。

    图3)

    •CH1 (黄色):INA (INB=反向INA)

    •通道2 (绿色):输出

    •CH3 (靛青色):OUTB

    •CH4 (红色):SW (=Vssa=低压侧FET的引脚)

    我认为,如果红色圆圈的平面部分是死时间,白色圆圈应该是低状态。

    图4中的CH4为VDDA。

    图4)

    您可以在图4中看到,CH4波形正由Vdd上升。

    此致,  

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    您好,Kwon,

    我对何人/ HS术语表示歉意。 对于非隔离半桥驱动器(我也支持),高侧输出分别标有VDD-VOUT-VSS的HB-HO-HS。 同样,LO是低侧输出。 我将确保将来使用UCC2.152万的相应术语。

    感谢您提供新波形,它们的标签非常清晰! 现在我知道OUTA被引用到GND,此波形是有意义的。

    1. 激活高侧MOSFET后,您已将低侧MOSFET上的漏源寄生电容充电至高电压。
    2. 当停机时间开始时,两个输出变为低电平,两个MOSFET漏电源路径变为高电阻,因此低侧MOSFET漏电源电容器没有电流路径。
    3. 寄生电容器将保持高电压,直至停机时间结束,低侧MOSFET激活,从而创建电流路径。

    这只能是因为半桥没有加载。

    此致,

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    您好,Derek Payne,

    感谢您的友好和详细答复。

    图3显示了相同的波形)当您提到的低侧MOSFET的CD (漏源电容)放电路径的SW和GND之间连接了1.5k欧姆负载时。

    换言之,图3中红色圆圈和白色圆圈显示的波形没有变化。

    这些波形是否可以在半桥电路中?

     

    如何处理我在第一篇文章中提到的MOSFET的热量?

     

    此致,

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    权永良:

    由于电压在MOSFET和栅极驱动器的额定值内,因此在半桥电路中有这些波形应该是可以的。

    低压侧MOSFET CD的总电容(从20V至10V)保持接近恒定,我们可以根据数据表图(图11,Coss - CRSs = CD)保守地估计约为30pF。 但是,如果低压侧CD的电压降低,则意味着高压侧CD的电压也必须增加。 该电容器很难估计,因为它在0-10V区域中高度非线性,但最糟糕的情况是它看起来大约为100pF,因此我们保守地将该数字用于整个区域。 这些电容器将并行组合,并且130pF * 1.5kΩ= 195ns的时间常数,因此保守地至少(1 - e^(-50ns/195ns))=预期22.6 % 变化。 这是假设纯粹的电阻负载。 由于您说图3中的白圈没有变化,即使有1.5kΩ Ω 负载,您也应检查负载在您的工作频率下没有大量寄生电容。

    由于CD造成的开关损耗会导致MOSFET发热,这是不可避免的,因为负载的电阻过高,无法消耗大部分能量。 在波形中,您切换1MHz高电压MOSFET,开关损耗与频率成正比。 降低切换频率或至少降低每秒切换转换次数将减少切换损耗。 您必须确保MOSFET有足够的铜质区域用于散热。 它们可能需要主动冷却。 如果您能找到另一个具有相似额定值和更低CD的MOSFET,这也将直接降低开关损耗。

    此致,

    此致,

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    您好,Derek Payne,

    非常感谢您的周到建议。
    我会慢慢解决这个问题。
    再次感谢。

    此致,