[参考译文] TPS4.017万：使用更快的FET会导致栅极驱动振荡。

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/579105/tps40170-using-faster-fets-results-in-gate-drive-oscillations

部件号：TPS4.017万
主题中讨论的其他部件： CSD8.8539万ND

尊敬的E：

在评估多个不同FET以减少开关损耗的过程中，只要使用快速FET对，TPS4.017万就会开始在hic up模式下运行。

从C611的慢速启动电压来看，每次都触发过电流，因为此电压总是像锯齿一样向上和向下斜坡。

在寻找原因时，我遇到了开关节点电压的奇怪的电压骤降，这种情况在高侧FET打开后大约40毫秒发生。在高侧门驱动信号上也可以看到此骤降。这让我有点困惑，因为它不是正好位于交换机节点的上升边缘，而是有一些延迟。

由于振铃不会过早停止，这可能是跳闸超电流限制的原因。 (在威胁 TPS4.017万消隐间隔中，状态为100ns)，因此振铃接近此点。

(注意：电流过限值已增加到Uilim = 300mV)

TPS4.017万的哪个引脚容易受到高dV/dt信号的影响，而这些信号可以主动将高栅极降低？

有时甚至会导致在整个吨位时间内出现一些高门驱动振荡。在低负载条件下，这不会发生，因为切换节点的dV/dt要低得多。 (由于负电感器电流，开关节点从输出电感器增加，然后从FET打开。) ->高驱动状态是否会受到AGND弹跳或PGND弹跳的影响？

同步降压转换器具有以下参数。

uin = 23V之二44V

Uout = 5，1V

Iout = 5 5a

F = 600kHz

此致，

Thomas

8 年多前

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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您好，Thomas：

由于开关节点上的高dv/dt以及低侧FET漏极和栅极之间的电容耦合，低侧可能会稍微开启并导致开关上的骤降。

您能否检查在SW出现骤降时，低侧FET门上是否有凸起？

BTW，通常需要在开关上安装RC缓冲器，以便在高压侧打开时降低dv/dt。

谢谢

钱

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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您好Qian：

感谢您的快速响应。是的，我已经检查过了，在FET引脚上找不到这种接通行为。以下是直接在低侧FET处的栅极源电压的一些示波器：

通过CSD8.8539万ND FET捕获示波器镜头的方式。

与Ch1处的开关节点电压相同，但没有通道1的额外接地连接->，因此，开关节点中的振铃来自Ch1的长接地回路。

为了减少交换节点的振铃，我已经添加了一个小型缓冲电路。 (Ccccccccsnub = 2*coss，Rcucibb = 6ohm)，有效地减少了振铃时间，但由于切换期间FET电流较高，dV/dt仍然很高。 (当开关节点开始上升时，由于低侧主体二极管的反向恢复，FET已驱动高电流-> Plateu电压可能相当高)

如果存在这样的限制，建议的交换节点最大dV/dt是多少？

此致，

Thomas

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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您好，Thomas：

您能否找到差分探头来检查高侧FET的Vgs电压？
只想检查SW上的骤降是否由高侧Vgs引起。

谢谢
钱

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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您好Qian：

感谢您的良好提示。

我只找到了一个NI5191，它只能处理高达42V峰值的共模范围。

首先尝试使用两个电压分压器(10kohm - 10kohm)到GND，以降低信号水平。但这会将带宽限制为(10kohm * 2pF -> 8 MHz)，而且根本看不到铃声，只会出现平滑的曲线。

第二次运行只是让示波器接地浮动在电源接地上，只测量差分电压，希望示波器和电源之间的GND耦合不会在有趣的频率范围内引入不必要的信号，但仍允许在48V切换下进行测量。提供以下图片：

由于浮动接地的交流行为，对于无负载条件作为参考：

对于满负荷条件：

我想知道哪种寄生电感或电容耦合可以将栅极驱动信号向上推，然后向下拉。 (甚至低于门驱动信号)->是布局问题还是其他问题？

我无法确定一个简单的寄生电感作为这种振铃行为的根本原因。

e2e.ti.com/.../Schaltdurchsteuerung_5F00_HighSpeed.zip

目前的布局不是完美的，可以改进，例如通过转动FET。但这是否已经成为浇口驱动器高度漂洗的原因？

以下是在吨期间浇口驱动环的情况：

此致，

Thomas

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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您好，Thomas：

您能否检查高侧FET的引脚上是否存在相应的DIP？

我看到输入盖(C601和C602)不靠近高侧FET。

如果存在，则由于漏极电容的消耗，漏极引脚上的电压下降可能导致栅极电容下降。

谢谢

钱

0 admin 8 年多前

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您好Qian：

好主意。以下是此示波器的范围快照。

此致，

Thomas

0 admin 8 年多前

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如果开关节点中的dV/dt过高，实际上会触发短时间关闭高侧门驱动，是否有任何更新？

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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在第29页的数据表中，它说：

" 8.1 2开关节点缓冲器电容器

SW节点上可见的电压振铃是由快速切换边缘和寄生电感和引起的

电容。如果振铃导致SW节点上的电压过高，或转换器运行不稳定，则为

RC减震器可用于抑制振铃并确保在整个负载范围内正常工作。请参阅

设计示例。"

因此，最初的应用程序人员看到了由交换机节点上的R-C缓冲器管理的奇怪行为。

如果您的板出现故障，您可以添加一个带铅部件的外部减震器(导线长度较短)，作为一项实验，以查看影响。

0 admin 8 年多前

TI__Guru**** 2362840 points

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电路测试中的较短结论：
TPS4.017万是一款精密的多功能IC，用于同步降压转换器的电压模式控制。
但是，我在设计电路时的主要故障是开关节点的高振铃。下面的所有示波器镜头显示振铃超过10V (高于直流输入电压电平)。这对于达到TPS4.017万所能提供的高性能水平来说太过分了。
这种振铃在我的设计中导致低频下的PSRR降级，因为它通过高频脉冲接收来抵消Vcomp。
或者在极高dV/dt条件下，此高侧浇口驱动器下拉和摆动。

这种振铃的主要原因是高侧和低侧FET之间的寄生电感。因此，必须尽最大努力尽量减少这种情况。在我的布局中，有一个8 mm 铜线轨迹，FET之间的宽度为2 mm。这太长，产生太多电感。
将此长度减少到几乎无(< 1 mm)将显著减少振铃。 TPS4.017万评估板是一个非常好的布局示例。(www.ti.com/.../TPS4.017万EVM-578

或者，使用交换机模块(如 www.ti.com/.../power-mosfet-module-power-block.page) 可以更好地降低这种寄生电感。

缓冲器电路和栅极电阻器可能会以增加开关损耗为代价，导致布局不理想，但它们不是主要原因，也不是更多的解决方法。

在像这里这样的高电压降压转换器(Vin > 30V)中，缓冲器电路还有一个缺点，即几乎不会降低第一个振铃峰值，因为反向恢复和输出电容导致的切换电流非常高(10秒A) 缓冲器必须非常大，以获得类似的高电流，从而减少转弯斜坡，或者仅减少振铃持续时间，非常好。

感谢您为我指明正确的方向。
此致，

Thomas

电源管理（参考译文帖）

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[参考译文] TPS4.017万：使用更快的FET会导致栅极驱动振荡。