[参考译文] UCC28951：使用 UCC28951PWR 且具有倍流器拓扑的 PSFB 转换器中的 MOSFET 过热

对我来说、高侧和低侧之间的死区时间似乎很长。 您提到过、您设法获得了噪声/振铃低得多的波形。 您能分享一下吗？

为什么您认为温度过高？ 您是否有任何参考显示低得多的温度？

尊敬的 Ning：

感谢您的答复。

实际上、死区时间似乎非常高、两个桥臂都似乎在实现 ZVS、这样一来、考虑到负载仅为3A、匀场电感器非常小(220nH)、我发现这种情况并不常见。

关于您请求的波形、我在下面附上了一个屏幕截图。

如前所述、我进行了一项测试、其中将初级接地端和次级接地端连接在一起、直接从驱动器驱动低侧 MOSFET。 对于高侧 MOSFET、我继续使用栅极驱动变压器在源极到栅极之间产生12V 电压。 在该测试中、在高侧 MOSFET (黄色迹线)上观察到的噪声几乎可以忽略不计、但发热问题仍然存在。

由于采用此设置、低侧 MOSFET 栅极电压仅在0V 至12V 之间摆动、而高侧 MOSFET 栅极电压在-12V 至12V 之间变化、因为它是通过栅极变压器驱动的。

下图展示了主桥臂 MOSFET 的波形：

• 橙色： 分支中间节点的基准电压。
• 绿色： MOSFET 栅极上的电压。
• 黄色： MOSFET 栅极上的电压。
  
  

从波形中可以看出、与通过变压器驱动的 MOSFET 相比、由低侧驱动器直接驱动的 MOSFET 表现出明显更多的振铃。 但是、高侧 MOSFET 中的振铃始终保持在2V 以下、这意味着它不足以将其导通。

关于您的问题、"为什么您认为温度过高？"-我认为问题不在于 FET 栅极的驱动方式、而是可能与体二极管有关。 它可能会有不必要的电流通过、还可能会产生反向恢复效应、从而导致过热。

到目前为止、我只一直在监控 MOSFET 栅极电压、这并没有显示所有内容。 如果异常电流流过体二极管、它可能会隐藏在我的观察结果中。 为了更好地了解情况、我放置了一个分流电阻器与前桥臂的高侧 MOSFET 串联、以监测电流是否有任何不规则现象。

下图显示了：

• 黄色： 流过 MOSFET 的电流。
• 绿色： 高侧 MOSFET 栅极电压。
• 橙色： 分支中间节点的基准电压。
• 蓝色： 低侧 MOSFET 栅极电压。
  
  

为了进行比较、我还包括了在类似条件下的仿真。

此外、我想强调的是、我使用倍流器拓扑进行整流。 当时、我已验证此控制器应该与此拓扑兼容、尽管它不是数据表中显示的拓扑(提供了使用中心抽头变压器的全波整流阶段)。

但是、由于我遇到了一个我还没有确定的问题、我需要考虑可能出现概念错误。 因此、确认我的拓扑是否确实与 UCC28951兼容也会有所帮助。

我期待您的反馈。 非常感谢。

您好：

您的查询已收到、将按收到的顺序予以答复。

此致

您好、作为更新：

为了获得更多信息、分流电阻器与主支路的低侧 MOSFET 串联放置以测量电流。

通过测量获得了以下波形：

• 黄色： 流经上部分流器的电流(A)。

• 绿色： 流经下分流器的电流(A)。

• 橙色： 低侧 MOSFET 的栅极电压。

• 蓝色： 节点的电压。
  
  

在 MOSFET 通道关闭的时刻、已识别出非常强烈的振铃。 这表明电流在正向和反向偏置中都流过体二极管。 虽然这些周期在纳秒范围内、但它们可以解释观察到的发热情况。

最相关的峰值与另一个分支中的 MOSFET 开关一致、这未显示在示波器捕获中。 这表明噪声是从一个分支注入到另一个分支。

目前、这种振铃的来源尚不清楚。 一个假设是、它可能与组装的物理设计或 PCB 布局有关。

在将实验波形与相同电路在相同条件下的仿真进行比较时、观察到、除了实际实现中存在的噪声外、通过 MOSFET 的电流波形是匹配的。

理论电路不会出现振铃、但会在物理实现中出现振铃。 因此、该问题可能源于 PCB 设计或元件的排列方式。

此外、每个开关周期中的电流路径可以描述如下：

• 形成一个几乎闭环的电流路径。

• 另一个半周期内的电流路径会进一步延伸、从而形成大约一个半环路。

我不确定这是否可能是问题...

提前感谢

您好：

您能否分享原理图以供审核？

此致、

您好、Mike、这是请求的原理图。 谢谢你

e2e.ti.com/.../Full-Bridge.pdf

您好：

我审阅了原理图、在功能上它看起来可以正常。  我可以看到您正在尝试通过使用 CS 引脚上的电阻分压器控制 ADEL 和 ADELEF 来实现自适应延迟方法。  我建议使用固定延迟方法、这样可以更轻松地为此方法设置时序。  以下链接将为您提供应用手册、其中介绍了使用 UCC28951的相移全桥的分步设计过程。  这里提供了指向 Excel 设计工具的链接、该工具在设计工具中使用相同的公式。  本应用手册甚至会计算所用组件的功率耗散。  您可以使用这些工具来帮助检查和调整您的设计。

https://www.ti.com/lit/pdf/slua560

我首先检查使用的 FET 的功率耗散、并使用上述 Excel 工具计算功率耗散。  然后、您可以通过结至外壳的热阻抗计算外壳表面的温度。   表面温度应该是环境温度加上功率耗散时间结至外壳热阻抗。  如果这与测试数据匹配、则使用的 RDSon 更低的 FET 和/或增加散热。

如果设计的运行温度高于计算温度、您可能会对 H 桥 FET 进行硬开关。  然后、我将输出设置为10%负载、同时使用固定延迟方法、并根据应用手册 slua560设置开启延迟。

您可能需要检查的另一点是 OUT E 和 OUT F 时序设置正确。  如果不是、您可能会过热。  上述应用手册和 Excel 工具将指导您为 OUT E 和 OUT F 设置延迟

此致、

您好：

感谢您的答复。 我将尝试按照您的建议、用固定值替换自适应延迟。

关于您提到的 Excel 文件、我已经查看过了。 但是、所示的拓扑结构与我的拓扑结构不同、因为我使用的是 倍流 负反馈拓扑。

尽管如此、我认为问题与相关 Rdson  而 MOSFET 的电流仅在3A (远低于80A)时也会出现此问题、因此转换器可以处理该问题。

如我所附的最后三个图像所示、当全桥 MOSFET 的通道关闭时、它们会出现明显的电流振荡。 我怀疑这是过热的原因。 我无法确定导致这些振荡的是什么。 每当四个 FET 中的任何一个关断且开关节点上的电压改变极性(从0到 Vin、反之亦然)时、就会发生这种情况。 这种变化可能是由于 MOSFET 支路中寄生电容的充电和放电、这些电容由变压器漏电感短暂持续的电流驱动。 这种快速电压变化可能会触发振荡、因为电流路径中的电感与其他寄生元件谐振。

如果是这种情况、我不能确定为了抑制这些振荡、可以对原理图进行哪些更改。

我认为另一种可能是、由于我的仿真没有显示任何振铃、因此这可能是一个问题 PCB 布局问题 由于上述原因。 我要附加一个当前路径的 shceme：

• 检测电流路径、红色。

• 电流路径、蓝色。

您好：

您的查询已收到、将按收到的顺序予以答复。

此致、