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[参考译文] LMG1210:升压转换器故障

Guru**** 2514915 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG1210

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/1090514/lmg1210-boost-converter-failures

部件号:LMG1210

您好,

我们将一个双向转换器组合在一起,它在一个方向上作为降压而在另一个方向上作为升压而运行,没有什么可挑剔的。

该系统使用LMG1210在与参考设计几乎相同的电路中驱动两个EPC GaNFET。  

当作为降压转换器工作时,此电路在各种电压和功率级别下工作正常。 从HS到SW的电流运行没有故障。

但是,当我们将其作为升压转换器运行时,我们会遇到一些我们无法理解的故障。 这些故障有时会损坏(或可能由损坏引起) GaNFET,但并非总是如此。  

故障系统的症状如下所示:

  1. VIN的电流消耗增加(实际电流很难测量电路内)。  这是在禁用设备且未提供PWM的情况下进行的。
  2. 5V LDO无法调节5V (低得多)。 这是在禁用设备且未提供PWM的情况下进行的。
  3. 通常,在 G-S周围测量到短路 即使卸下了GaNFET,也是如此,这表明短路是通过栅极驱动器进行的。 这是在模块未通电的情况下测量的。

所有这些故障都是在输出加载时发生的,输入设置为中等电压,电流限制在非常安全的水平。  

是否有人对此处可能存在的故障模式有一些见解?

谢谢!

David

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    您好,David:

    感谢您在E2E上发布您的问题。 您能否分享您的应用程序示意图以便我们进行审核? 此外,您是否能够在故障发生之前或立即对增压操作进行任何范围的拍摄?

    谢谢!

    Daniel W

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    你好Daniel。

    我附上了LMG1210的原理图页面,电感器和电容器组在另一张纸上。 这些组件的值为10uH和66uF。

    发生故障时,参数如下所示:

    • FSW = 100kHz
    • 单PWM操作。  
    • 停机时间并不是特别紧迫
    • VSW = 40V通过电感器
    • HV =~80V
    • v_boot = 6.2V
    • 负载= 500mA CC负载

    我对故障本身没有任何范围捕获,它们在意外时刻发生得非常快。 我观察了升压操作中的V_SW波形,我对存在过冲和下冲的小程度非常满意。  

     谢谢!

    David

    e2e.ti.com/.../LMG1210-Schematic_5F00_clean.pdf

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    您好,David:

    感谢您的回复!  丹尼尔 明天可能会回来!

    ---------

    此外,感谢您提供有关V_SW波形的更新!  即使它们似乎没有什么过冲/下冲,我们能否提供以下波形?  (它应帮助我们更快地解决您的问题)  

    • V_SW (HS)
    • Ho (请确保在此处使用差分探针,因为HO引用GND)
    • PWM

    ---------

    谢谢您,我们期待您的回复!

    亚伦·格古里奇

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    您好,Aaron,

    感谢您花时间回复。

    下面是所需的四个波形的图像。 这些都是在运行~35W负载的未损坏升压转换器上进行的。

    所有测量都是使用100MHz示波器进行的(我知道应该更快...)。

    使用接地弹簧进行非差分测量,以确保测量回路面积小。 我们所用的差分探头没有这样的接口,因此在进行测量时形成了更大的回路,这 可能会导致这些测量中的过冲增加。高侧和低侧驱动器的布局非常相似。 所以我希望这些驱动电路中的寄生电感也非常相似。  

    此外,这些小型设备非常出色,因为CEN的布局非常紧凑。但它也使得无法同时在其中获取差分探针和常规探针,以获得两个门的平行测量值。

    V_SW:

    PWM:

    LS_GATE:

    HS_门控:

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    我现在注意到,下面链接的EPC评估板上的D60实际上是未放置的,而是放置在我们的设计中。 这是否可能导致问题?

    epc-co.com/.../EPC9099_Schematic.pdf

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    您好,David:

    感谢您提供信息。 添加D60不应导致问题。

    您是否可以放大HO wrt HS和Hb wrt HS的范围以查看最大和分钟? 在HO上似乎有很多响铃。 正如您所提到的,有些可能是由于示波器,但近距离观察这两种波形仍会很有帮助。

    此外,您能否澄清您所说的"残障"是什么意思? 当EN为低电平,但VIN仍可用时,是否会出现这种情况?

    谢谢!

    Daniel W

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    您好Daniel:

    以下是一些供您查看的捕获。

    前两个捕获是使用带接地弹簧(小回路)的传送示波器探头测量低侧门与使用差分探头测量相同测量值的比较。 这是为了让您了解振铃可能仅归因于测量系统的程度。

    我感谢您指出D60不应该是一个问题,但值得注意的是,所有这些测量都是在PCB上进行的,PCB上已移除二极管以匹配开发板。

    使用传统探头的低侧安全门,请注意有无过冲。

    带差分探头的低侧门,通过更换探头,相同波形的过冲现已从3 % 增加到16 %。 A ~5倍增加。

    高侧门,带差分探针,过冲为~Ω 18.5 %。 如果我们假设差分探头将过冲放大到与上述相同的程度,那么这种过冲在现实中可能更像4 %。

    以下是与HS门转换相关的C12放电的捕获。 我不了解这里的预期。

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    您好,

    感谢您的快速响应。 我将在明天查看这些内容并提供更多反馈。

    谢谢!

    Daniel W

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    您好,David:

    感谢您的耐心等待。 在您的原理图中,自举电容器与Vdd电容器相比过大。 我们通常建议Vdd电容器至少为自举电容器的10倍。 在这种情况下,引导电容器过大,这也可能导致问题。 我建议使用220nC自举电容器或类似的电容器测试电路,因为这应该足够为驱动闸门提供电荷。 这是基于数据表"旁路电容器"部分中提到的计算。

    此外,在示波器镜头中,电路似乎在大约50 % 占空比下工作。 在增压模式下工作时 ,占空比的范围是多少?

    谢谢!

    Daniel W

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    您好Daniel:

    电容器很好,我已经阅读过,但没有注意到我们没有满足这一要求。 我已经订购了电容器,因此在它们到达时将它们交换。 您认为我不能增加VDD电容器的大小有什么原因吗? 它更大,因此更容易返工。

    在示波器镜头中,它确实在50 % Duty运行,事实上,在这些捕获的测试中没有任何有效的法规。 然而,在我们看到损害的试验中,有恢复活动,所以肯定不是在可能的范围内出现了错误。 最初的负载限制为10 90 % ,但我们认为其中一个故障可能是由于负载不足导致输出电容器中的电压积聚所致。 因此,这已扩展到0 90 % ,并在这之后发现故障。

    谢谢!

    David

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    您好,David:

    对于电容器,如果自举电容器过大,也会出现问题。 通过减少自举电容器,我们可以同时消除这两个潜在问题。

    当故障 损坏FET和驱动器时,或者只有驱动器损坏时,您是否发现故障原因之间有任何差异?

    谢谢!

    Daniel W

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    您好Daniel:

    更换后,我会立即更换电容器。 我是否应该在范围捕获中看到任何不同的内容?

    老实说,我们对每种情况下的故障原因没有很好的处理能力。 有些人在死前成功地运行了一段时间,有些人在启用了门驱动程序并启动了PWM后立即弹出(据我们所能知道的)。 我不能谈论这些事件与哪些部件被损坏之间的关联。

    谢谢,

    David

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    您好,David:

    其中一个主要区别是VDD在驾驶员处更加稳定。 自举电容器也应显示一些差异,希望能减少通过自举二极管的电流拉力。

    谢谢!

    Daniel W