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[参考译文] UCC256403:HO 栅极电压关断

Guru**** 2489685 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC256403, UCC256303

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/1541194/ucc256403-ho-gate-voltage-shutting-down

器件型号:UCC256403
主题中讨论的其他器件: UCC256303

工具/软件:

您好 TI、

UCC256403 有一个问题。

当尝试开启负载超过最小的电路时(在本例中关于 100mA)、HO 输出将在大约 250ns 后关闭。然后输出处于低电平状态约 18us、大约 138us 至 143us 后、该过程将再次开始。

在空载条件下打开电路、然后将其斜升即可正常工作。

我已经跟踪过电路、到目前为止、我发现的唯一导联是自举电容器上的电压由于高侧 FET 导通时的振铃而暂时下降到 10V 以下(测量值为 9、76V)。 根据我的理解、这可能会触发 HO 引脚的 UVLO 保护、从而导致观察到的行为。

我的问题是:

这可能是 HO 输出关闭的原因、也可能是导致此类行为的另一个原因? 另外、是否有任何想法认为当我提升负载而不是立即激活负载时、为什么不会发生这种情况?

谢谢、此致

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    您会看到从高侧 UVLO 条件满足(上电)到 HO 输出的延迟约为 10-15us。 ~140uS 表示满足 ZCS 阈值、并将死区时间延长至最大值、以避免 ZCS 事件。

    自举电容器的大小是多少? 您可能需要对其进行增大。  

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    我目前使用 1uF 电容器作为自举电容器。

    遗憾的是、我还发现 IC 的电源电压仅为 12V、这似乎是从 UCC256303 切换之前产生的一种干扰。

    我将增加电压和电容器的大小、看看会发生什么。

    此外、我认为我已经看到建议的电源电压电容为 100 μ F。 我也会将当前值与该值保持一致。

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    我将电源电压增加到 14V、将自举电容加倍至 2uF、并向电源再增加了 100uF。 不幸的是、这些措施没有任何区别。

    接下来、我将检查主变压器是否具有与其应该具有的特性不同。

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    当您说测量值没有变化时、您是否仍会看到 “略低于 10V “?

    如果您能与我们分享波形就好了。

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    我的意思是,我采取的措施都没有改变我看到的控制器的行为。

    至于自举电容器电压、压降不再低于 10V、但从波形中可以看出、振铃很可能是一个测量伪影 alltogehter。 我已经使测量线尽可能短、以免从周围环境中捕获任何噪声。

    绿色波形是高侧 FET 栅极电压、黄色为 HB-HS。

    这显示了栅极电压被拉低与下一个脉冲开始之间的时间。 栅极电压被拉低的周期约为 18uS。

    目前、除了检查变压器特性外、我大部分都不想知道。 如果你能想到任何其他的措施,将是有帮助的,我很乐意提供。 感谢您的帮助。

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    是否确定绿色电压是栅极电压? 根据具体范围、最大值为 70V。

    请同时测量高侧和 HB-HS 的低侧栅极和 SW。

    还请分享您的探测设置。

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    好的、我们从设置开始。

    信号包括:

    黄色:HS-HB

    蓝色:低侧 MOSFET 栅极至初级 GND

    紫色:开关节点 (HS) 至初级 GND

    绿色:高侧 MOSFET 栅极至初级 GND

    初级 GND 来自低侧 MOSFET 的源极引脚。

    蓝色、绿色和紫色通过一英寸导线直接连接到 MOSFET 的引脚、其中 GND 位于中间。 黄色是一个探针、其周围包裹着一根焊接铜线作为接地触点。 HS-HB 的测量直接在 UCC 上使用该探头进行。

    下面是测量位置中的蓝色、紫色和绿色。 测量时、从上方用手将黄色固定到位。

    首先、所有波形在切换事件开始时叠加。

    连接至初级 GND 的开关节点

    高侧栅极至初级 GND

    低侧栅极至初级 GND

    HS-HB

    和两个开关事件的低侧加高侧栅极电压。

    我不得不承认、70V 栅极电压似乎有点高。 我必须检查我测量该值的原因以及它是否确实正确。

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    您好、

    您能否分享栅极侧到初级 GND、栅极侧到 HS 节点的 HO、HS 节点到初级接地的 LO 波形、谐振回路电流?

    在 栅极侧至 HS 节点、HS 节点至初级接地端测量 HO 时、请使用差分探头。  

    请告诉我 LLC 的输入电压和 LLC 的输出电压是多少、功率级别是多少?

    此致、

    Sougata

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    大家好、我做了测量。

    曲线为:

    黄色:高栅极(栅极处的 HO)至 HS、使用差分探头测量

    蓝色:HS 至初级 GND、使用差分探头测量

    紫色:低栅极 (GATE 处的 LO) 至初级 GND、使用标准探头测量

    绿色:流经高 FET 后面的变压器引脚的电流、由 Rogowski 线圈测量

    LLC 输入电压为 48V、输出为 24V、所需功率级别为 144W

    首先、所有波形、一旦在开关事件开始附近关闭、显示黄色和蓝色曲线的详细信息。 然后足够远、以显示 LO 栅达到完整信号强度、最后是完整事件、直至电流停止流经变压器。

    具有显著电流电平的下一个电流和低栅极信号。 转换为 1A/50mV

    查看这些内容、我可能应该检查指定了哪些过流水平。 我会再回来的,一旦确定了。

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    尊敬的 Patrick:

    感谢您分享波形、我们将在审核后回复您。

    此致、

    亚米尼。

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    Patrick、从第一个波形中可以看到、栅极处的 HO 和栅极处的 LO 重叠。 我非常怀疑栅极驱动电路。 您能否在 IC 输出端的 HO、LO、同时在栅极处探测 HO、LO?

    此外、请分享使用的设计计算器和栅极驱动器电路。

    此致、

    Sougata

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    您好、Sougata、

    感谢您的支持。

    我不确定 LO 和 HO 信号实际上会重叠、但这里有更多的测量结果。 我选择了两组、一组是根据 HS 测量两个 HO 信号、另一组是根据主要 GND 测量两个 HO 信号。 使用差分探头测量栅极处的水平、使用标准探头测量 UCC 引脚处的水平。

    颜色编码是:

    黄色:HO (Gate)- HS / HO (Gate)- PGND

    蓝色:Lo (Gate)- PGND

    紫色:HO(UCC 引脚)- HS / HO(UCC 引脚)- PGND

    绿色:LO(UCC 引脚)- PGND

    HO (Gate)/HO(UCC 引脚)与 HS 和 LO (Gate)/LO(UCC 引脚)与 PGND 之间的测量结果

    放大后开始开关事件、 缩小后显示整个开关事件

    HO (Gate)/HO(UCC 引脚)与 PGND 和 LO (Gate)/LO(UCC 引脚)与 PGND 之间的测量结果

    放大后开始开关事件、 缩小后显示整个开关事件

    接下来是栅极和 UCC256403 周围的原理图

    关于设计计算器工具。 它应该是 UCC25640x 修订版 3.0。 我不能保证它,但有一个很高的机会,它是附件下面的文件。

    e2e.ti.com/.../UCC25640x-Design-Calculator-Rev3.0.xlsx

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    嗨、从上面的波形来看、HO 和 LO 与之前的波形不重叠。  请确认 R104、R101 的值为 1 欧姆电阻器。 如果是、您可以将栅极驱动器电路更改为、如下所示:

    你能检查输入电压为 45V,每一个负载,它工作正常与否!!!

    此致、

    Sougata

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    您好:

    让我从我的家庭作业开始。 45V Vin 不会改变控制器的行为。此外、R104 和 R101 都是具有 1%裕度的 1 Ω 电阻器、测得两者均处于预期范围内。

    我将尝试实现您绘制的栅极驱动器电路、并在完成后立即报告。

    重申并扩展当前观察到的行为:

    在启动时尝试绘制更多关于 100mA 的内容会导致出现上述行为。 当启动时所需的电流消耗低于该限值、控制器将进入突发模式。 一旦进入突发模式、控制器将从今以后正常工作。

    另外、我们也在同一个页面上、我目前在您提到的第三组测量中看不到重叠。 紫色波是 LO 栅极、从我看到的情况来看、它在 HS-GND 降至零后约 100ns 开始上升、在 HO-HS 降至零后约 150ns 开始上升。 绿色曲线是流经变压器的电流。 有什么我遗漏的吗?

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    我明白了你的观点。 是、在第三次测量中、HO 和 LO 不重叠。  

    我检查了您的设计计算器。 我发现磁性元件设计中存在一个主要问题。  在  较大的 输入电压区域下、空载曲线不接近满负载曲线、也不与 (min)[Green]线相交。 这是转换器在任何负载下都无法在非常大的输入电压范围内保持稳压的原因之一。

    您能否 以 0A 电流启动转换器? 然后执行 0A 至 5A、然后返回到 0A 的负载瞬态、并检查转换器在执行瞬态期间是否保持稳压、以及在 36V、40V、45V、50V、55V、55V、0A 的稳态条件下是否保持稳压状态 60Vin?

    此致、

    Sougata

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    每次进行整组测量时、结果都是相同的、这意味着电路的行为没有变化。

    我还移除了变压器并测量了其特性。 当我在设计工具中输入这些参数时、将显示以下结果:

    这使我得出两个进一步的结论:

    首先、设计工具不代表电路的细节。

    其次、谐振回路的主要特性不是问题。 可实现必要增益。 此外、您所需的测量应该已经使 LLC 在几个电源电压值下启动。

    所以,下一个想法在这里。 Isense (ISNS)。 我将阅读该引脚的行为、看看它是否错误地检测到没有引脚的问题。

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    好的、明白了您的观点。 您能否在空载、某些最小负载下与 LO 和 HO 以及谐振电流共享自举电容器电压?

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    您好、我做了新的测量。

    所有测量均使用以下图例:

    黄色->电容 (HB-HS) 上的电压、使用自制探头设置直接在电容端子处测量、从而尽可能减少可能的导体环路

    蓝色->高侧 MOSFET 栅极 (HG-HS)、在差分探头靠近 (<1in) 栅极端子的情况下测得

    紫色->低侧 MOSFET 栅极 (LO-GND)、在差分探头靠近 (<1in) 栅极端子的情况下测得

    绿色->流经谐振回路变压器初级侧绕组的电流、使用 Rogowski 探头测量。 标度:50mV/A

    第一组测量:

    无负载(连接到电子负载的输出设置为 0A 消耗)

    第一张图片:完全突发模式事件

    第二个图标:放大事件开始

    第二组测量:

    最小负载(连接到电子负载的输出设置为 0.01A 消耗)

    第一张图片:完全突发模式事件

    第二个图标:放大事件开始

    最后、有两个额外的测量:

    这里非常接近 LLC 开始正常工作的点、就像我使用当前设置时一样。 负载为 0.1A。

    请注意、引导电容器电压比其他测量期间高大约 0.9V。

    该器件的负载为 0.2A。

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    我懂了。 那么、对于 0.1A 和 0.2A、HO 是否正常提供?  

    在哪种负载下、您没有看到任何 HO?

    此致、

    Sougata

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    当电子负载设置为最大 0f 0.09A 或 90mA 时、它开始正常工作。 从 100mA 开始、它无法正常启动。

    关于 HO 栅极、这意味着:

    0.00A - 0.09A ->控制器在升压模式下开始工作、并在电流消耗增加时退出正常工作。

    0.1A 及以上->控制器无法正常启动开关、导致我看到的故障行为。

    此外、当控制器处于升压模式时、我刚刚意识到这是首先进行 LO 栅极开关。 故障开关从 HO-GATE 开始。 这有什么相关性?

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    我懂了。 但是、无论条件如何、LO 都应早于 HO。 如果当时 LO 没有来、请检查 VCC 是否正常!!!。

    为什么它无法启动? 什么是症状? Lo 和 HO 都来了、然后去了、什么都没有来、或者其中任何一个来了?  

    此致、

    Sougata