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[参考译文] UCC5390:UCC5390SC 已损坏。

Guru**** 2448780 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC5390, UCC5350, TVS0500

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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1548654/ucc5390-ucc5390sc-being-damaged

部件号:UCC5390
主题中讨论的其他器件: UCC5350TVS0500

工具/软件:

您好、

我将在单相 UPS 应用中使用 UCC5390SC。 器件使用的六个栅极驱动器中的一个有时会在启动期间损坏。

当 UCC5390SC 损坏时、在次级侧使用万用表测量 VCC2、VOUTH、VOUTL 和 VEE2 之间的电阻。 与良好 IC 的驱动器相同。 不过、初级侧 VCC1 和 GND1 之间的电阻在损坏的 IC 上显示 900 欧姆、在良好的 IC 上显示无穷大的电阻。 VCC1 电源 (5V) 的电流消耗会上升到 IC 损坏时的 26mA、而只有 1.2mA 处于良好的 IC 上。

什么可能会损坏 UCC5390?

VCC2 侧的瞬态是否会导致 VCC1 电源线上出现故障?

Ari。

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    尊敬的 Ari:

    这听起来像是输出级损坏的常见情况。 通常、这与开关节点上的高振铃和驱动 FET 的 Vgs 有关。 您是否有开关节点 (VSW) 或栅源电压 (Vgs) 的任何波形?

    以下是我的建议、按优先顺序排列。

    1.通常可以使用高压总线导轨去耦来抑制开关节点振铃。 在高侧导通期间、开关节点短接至总线、并且任何开关节点谐振也会出现在总线上。 如果您可以使用电解电容器严重抑制总线去耦、则可以使用全栅极驱动强度:

    2.否则,您可以牺牲驱动强度和开关损耗,对由 ldrain 和 CSW 形成的寄生 LC 振荡电路进行更柔和的冲击。 以下示例展示了 UCC5350 使用 Rg=1 Ω 驱动 NVHL080N120SC1。 Vgs 在 CH1 上、VSW 在 CH4 上。

    减少振铃的一种方法是将开关边沿速率减慢至谐振频率以下。 您可以通过增大栅极电阻器(此处为 RG=5)来实现这一点

    3.或者、您可以添加一个外部栅极电容器、将交流负载添加到瞬态注入。 如您所见、这会增加栅极驱动器上的电流负载、甚至会增加 VSW 振铃。 (Rg=1、Cgs = 1nF):

    这是一款 SiC FET、在导通和关断期间、其活动区域具有低跨导。 如果使用 Si FET、这种振铃将要高得多。

    此致、

    Sean

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    您好 Sean、

     奇怪的是、VCC2、VOUTH、VOUTL 和 VEE2 之间的输出侧电阻器可以正常运行。 当芯片烧毁时、VCC1 和 GND1 之间的输入电阻从无穷大下降至 900 欧姆。 那么过压瞬态是否会损坏 IC 的隔离式输入部分、而不会烧毁输出驱动器 FET?

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    我明白了。 我忽略了显示 26mA 的输入侧。 否、内部芯片完全隔离。 如果您的布局保持低压侧和高压侧之间的距离与器件相同、则输入和输出芯片之间通常只有很小的耦合。

    VCC1 损坏更有可能是输入侧 EOS 导致的。 您能否分享输入侧的原理图? 逻辑信号是什么?VCC1 电源电压是多少?

    此致、

    Sean

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    Sean、

    设备有六个栅极驱动器板、如下图所示。 其中只有一个偶尔会烧毁、这发生在距离控制板最远的栅极驱动器板上。 一个细节是 GND1 直接连接到电网的中性点、VEE2 连接到负极汇流条、使用–360V 电源连接到中性点、从而连接到 GND1。 该栅极驱动器驱动位于 3 级 T 型逆变器负极侧的 IGBT。
    VEE2 和 GND1 之间的低阻抗是否允许通过 VEE2 和 GND1 之间的寄生电容在输出侧和隔离式输入侧之间提供电流脉冲路径?

      一个更直接的问题:UCC5390 需要发生什么情况才能造成损坏、如我所述?

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    尊敬的 Ari:

    您能否在上面的原理图上画一条线来避免出现 VEE2 与 GND1 的耦合? 假设您有一个通过电源以 VEE2 为基准的中性节点?

    隔离式栅极驱动器的优势之一是其将输出侧与逻辑电平输入去耦。 这样、就可以在逻辑电平输入损坏之前在输出端产生更高的振铃。

    如果 VEE2 与 GND1 之间存在高耦合、则似乎可以通过 VCC1-GND1 注入高 dV/dt。 此器件具有边沿触发的 ESD 单元、如果输入电源承受>5V/us 的电压、这些单元将导通。 除非您限制该电流、否则产生的击穿电流可能会损坏 ESD 二极管并为输入电流形成并联路径。

    您能否尝试在该 5V 电源上放置 TVS 钳位? 这应该有助于从外部保护内部 ESD 单元。 TVS0500 是一种可能的选项。

    此致、

    Sean

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    您好 Sean、

     是的、确实如此。 它实际上是 IGBT 发射极和负汇流条上的 GND_SEC 信号。
    GND1 和 VEE2 之间的电路与下图等效。  Cbus 电容器的充电电压为 360V。 如我所述、VEE2 处的瞬态是否可能会导致 IC 出现缺陷?
    我尝试通过驱动 IN+和 IN-输入、电势为 12V 和–12V、同时在 IC 上保持 5V、使 IC 未损坏、从而在 VCC1 中造成此缺陷。 因此、我怀疑栅极驱动器输出端的事件会导致栅极驱动器输入端出现故障。

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    尊敬的 Ari:

    感谢您提供等效原理图。 如果我正确解释了这一点、则 GND1 和 VEE2 之间会发生交流短路。

    “缺陷“表示栅极驱动器出厂时出现了问题。 鉴于布局位置和损坏之间的相关性、我不会在这里使用这个词、外部应力更可能是根本原因。

     是的、GND1 上的瞬态会导致更高的 I (VCC2)、正如我在上一篇文章中提到的那样。 在输入电源上有 100nF、这会提供很大帮助。 它是否放置在非常靠近引脚 1 和引脚 4 的位置? 可能只需要优化此布局。 否则、TI 会销售额外的外部 TVS 器件、这些器件在提供内部 ESD 保护之前应该激活、这是我的损坏理论。

    12V 输入的 dV/dt 是多少? 要使边沿速率触发的 ESD 二极管导通、电源上的电压>5V/us。 获得这种边沿速率的唯一方法是使用电压更高的热插拔。 您可以尝试使用电源并将–12V 连接器连接到 GND1。 这会在高边沿速率下突然提高电源电压。 电源电压仍将低于 35V、但较快的边沿速率可能会损坏器件。

    此致、

    Sean

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    您好 Sean、

     我只需要知道 UCC5390 需要发生什么、才能使其损坏并显示我描述的症状。 利用这些信息、我可以修改原理图或布局、防止这种情况发生。

    谢谢、

     Ari

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    我认为输入电源上的 dV/dt 会导致 ESD 损坏、是一个很好的猜测。 为了防止电源上出现 dV/dt、您可以尝试将 100nF 电容器移至更靠近器件的位置。 在外部添加一个 TVS 器件也会保护内部电源 ESD 单元免受损坏。

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    Sean

    因此、您认为它必须是驱动器输入端发生的瞬态;驱动器输出端的事件不应导致 VCC1 和 GND1 之间短路。 是这样吗?

    VCC1 和 GND 之间已经有两个电容器、一个 100nF 和一个 1uF。 根据数据表布局建议、100nF 电容器尽可能靠近 IC。

    我将尝试在 VCC1 和 GND1 之间放置一个 TVS 电容器的建议。

    谢谢、

     Ari

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    尊敬的 Ari:

    如果布局紧凑、这些 VCC1 电容器应保护输入电源、并且所有栅极驱动器都应具有相等的交叉通道电源耦合。

    如果只有一个栅极驱动器偶尔损坏、并且距离控制器最远、那么我们可能应该研究输入布线长度。 IN+也有 ESD 单元、这可能会损坏并增加 Icc1。 VCC1 电流是否会根据 IN+和 IN-电压状态而变化?  

    如果是、那么 100 欧姆可能远高于输入源阻抗。 您可以将其减小到 10 欧姆、并以 1nF 而不是 100pF 增加受损器件上的输入电容器。 这将降低源阻抗、并有助于吸收输入引脚上的瞬态电压尖峰。

    此致、

    Sean