[参考译文] LM74722-Q1：有关 PD 放电开关特性和时序的更多信息

尊敬的 Eric：

欢迎使用 e2e！  

是的、在 FET 关断期间内部 PD 下拉开关的悬架损坏可能是正确的。   当使能端被拉至低电平时、输出电容将通过栅源齐纳二极管和内部 PD 下拉开关放电(如果未由负载放电)。 较高的输出电容器可能会给 内部 FET 带来功率耗散应力、如果应力超出安全工作区域、则可能会损坏该电容器。

对于 LM74720-Q1和 LM74722-Q1、PD 引脚的行为和时序将相似。 当 PD 被拉低时、  TPD_Pk 持续时间内将出现 IPD_Sink 的峰值下拉电流(峰值下拉电流)。 在  TPD_Pk 持续时间之后、只要  PD 引脚应保持低电平、下拉强度就等于 IPD_SINK (直流下拉电流)。  

我将尝试获取有关内部下拉开关 SOA 的信息、还将传递相关信息以更新数据表、从而更清楚 地了解 PD 引脚的行为和时序。  同时、您能否告诉我们 LM74722-Q1输出端(包括电机驱动板输入端)的总电容是多少？

您好 Praveen、

首先、感谢您的快速响应。

PD 引脚的行为现在更清晰。 静态电流非常低这一事实给我的印象是、LM74722-Q1的12mA PD 下拉电流不是连续的(如果适用)。 此432mw (36V * 12mA)可能不足以烧断 PD 内部放电开关、但如果在使用100mA 下拉电流(3.6W、下拉电流为100mA)之前已将其推到限值、它仍会产生影响。

为了回答您有关总电容的问题、实际上我看到 LM74722输出端的总电解电容约为3200uF、包括所有小型电机驱动电路。 还有陶瓷电容器、但由于施加了直流偏置、其总值应降低。 我想它大约是一个补充的200uF 有效陶瓷电容。 我认为3400uF 应该是一个很好的猜测。

了解了 PD 引脚的行为后、我将能够使用简单的电路对其进行仿真、并查看此开关消耗的功率是多少。 我还将能够看到串联电阻的影响。

谢谢。

此致、

Eric

尊敬的 Eric：

添加串联电阻后、请告知我们您的观察结果。 同时、我将检查通过 PD 引脚对3.4mF 电容放电是否有问题。  

尊敬的 Eric：

我们与设计团队进行了检查、并根据我们的理解、 通过 PD 内部放电 FET 对充电电压为36V 的3.4mF 电容器放电不应成为问题。

您能否 与我们分享您的原理图？ 如果在公共论坛中共享是机密的、您可以使用私人聊天共享原理图。  

您好 Praveen、

通过专用消息发送的请求信息。 添加了补充测试和整个电路信息。

Eric

您好 Praveen、

PD 串联电阻器将添加到下一个 PCB 上。 一开始我不确定、但现在我认为这是避免烧毁内部 PD 放电开关的最终解决方案。

但是、我不理解为什么设计团队可以清楚地指出、对充电电压为36V (我假设没有 PD 串联电阻器)的3.4mF 电容器放电不存在问题、对于电压为48V 的电路(数据表中未指定输出电容器值)、 应添加一个 PD 串联电阻。 100mA 放电周期(如果 LM74722 TPD_PK 类似于 LM74720、则高达约65us)会产生约3.6W 的瞬时功率耗散。

很好地理解我、我不会说设计团队的回答是错误的。 设计团队可能已经使用放电开关的 SOA 进行了分析、并且 可能能够在36V 而非48V 的电压下进行处理。 这可能还取决于激活内部 PD 放电开关时的内部结温。  从外部角度看、如果没有所有相关信息、则无法 本能地证明36V 和48V 之间的差异。

此器件的使用示例包括汽车类器件(低输入/输出电压)、但似乎有几个客户在使用电压更高的器件(器件支持高达65V 的电压)。 我认为、在数据表中添加有关不同情况的补充说明绝对是个好主意、这些情况需要 PD 串联电阻器、齐纳二极管、浪涌电流限制的影响、更高输出电压的影响、大输出电容的可能影响、 等。 您已将其中的一些信息传递给澄清的小组。 最好更新该系列中有关该特性的所有器件数据表(LM7472x)。

需要串联电阻器的输出电压与不需要串联电阻器的输出电压之间可能没有明确的分界线。 它可能取决于输出电容、LM74722内部的结温、PCB 散热以及我不知道的许多其他因素。 我希望在未来的数据表版本中可以总结或全面描述 PD 串联电阻的使用情况。

对于阅读此主题的人、只需更改齐纳二极管即可保护输出 MOSFET、使其免受低额定功率的影响、使其免受高额定功率的影响更改了内容、并且 LM74722内部开关在此更改后爆炸(齐纳正向偏置等效电阻更低？ 在具有不同齐纳二极管的电路板上缺少齐纳贴片会产生影响？)。

我们目前有几个不同的 PCB 要做。 使用 PD 引脚串联电阻器获取最后一个电阻器需要一些时间。

使事情变得复杂的是、使用添加在电流板上的串联电阻器进行测试并不简单、因为测试使 LM74722爆炸的理想二极管电路需要整个电路。 不允许使用 PD 串联电阻器和"有问题的"齐纳二极管且仅使用理想二极管电路进行测试、但不允许重现 LM74722爆炸的情况。 我需要复杂的设置、包括许多电路板、多个软件版本等、才能重现问题。 我抓取了示波器波形、但一切看起来都正常。 遗憾的是、简单而最小的硬件案例未重现问题。

我将等待设计团队对今天上午发送的所需原理图进行进一步分析、但除非有明确证据表明检测到问题、或者设计团队对我关于36V 至48V PD 串联电阻要求的问题有不同的观点、 我认为会影响此要求的因素太多、即使我们不能实际应用于数据表中所述的情况、添加电阻器也可以解决问题。

关于这一点、我将案例保留为打开状态、但在设计团队审阅我们的原理图后收到您的建议后、将关闭案例。

此致、

Eric

尊敬的 Eric：

感谢您的详细回答。 您能否确认我对事件顺序的理解是否正确？

1. 由于 MOSFET 的栅源极上没有齐纳二极管、因此理想二极管控制器最初损坏。
   1. 我们将确保数据表中正确描述了齐纳二极管的重要性。
2. 理想二极管 控制器在 初始上电(使能信号在几毫秒内处于高电平)期间发生故障、FET  栅极-源极上有 BZD27B15P-M 齐纳二极管
3.  理想二极管 控制    器通过 MMBZ5245BLT1G 齐纳二极管在 FET 栅极-源极上传递初始上电，但之后在插入整个系统(包括电机)时*在特定条件下*发生故障。
   1. 使用独立的 LM74722-Q1电路进行测试时，问题不可重复。 (在本例中捕获了波形)
   2.  您能  更详细地解释一下 IC 发生故障的*特定条件*。 在这里，我想弄清楚是否还有其他问题我们没有解决。  

关于您对内部 PD 开关 SOA 的评论、完全 符合 IC 结温(布局、RQJA、环境温度、冷却等)。 当您测试整个系统时，  您估计 IC 达到的最高结温是多少？  

您好 Praveen、

以下是您的问题/理解的答案/说明：

1) A)

不完全是。

在接收到 PCB 之前、发现缺少齐纳二极管来保护输出 MOSFET 的栅极-源极。 在第一块理想二极管控制器板启动期间、在12V 电压下进行了测试、没有齐纳二极管、工作正常。 在36V 测试之前、我们的技术人员修补了电路、在 栅极-源极之间添加了 MMBZ5245BLT1G、以保护 MOSFET。 我们知道、如果不添加、它会损坏 MOSFET 栅极。 他将使用齐纳二极管修补的电路板交给开发整个产品的人员、该产品在32V 工作台电源(30V/5A 电源+ 2V、超出标称电压调节范围)上进行了测试。 仅存在2200uF 输出电容。 理想二极管控制器工作正常。

2)

使用 BZD27B15P-M 齐纳二极管代替 MMBZ5245BLT1G 修补了五个补充理想二极管控制器板、因为 BZD27B15P-M 已在产品的其他位置使用。

开发整个产品的人员组装了一个理想二极管控制器板、该板具有 BZD27B15P-M、小型电机驱动器、整个产品中的600W 峰值36V 电源、用于一起测试所有材料。 这将 LM74722输出端的总输出电容从2200uF 提升到大约3400uF。

他测试了第一款产品 、电源接通后立即烧坏了。 由于所有其他电路板之前都在600W 电源上进行过测试、没有理想二极管控制器、因此没有任何问题、并且在理想二极管控制器板上进行了贴片、以焊接一个重要的缺失组件(齐纳二极管)、 他在所有这些电路板上试用了第二款产品、并且在电源打开后立即烧坏了。

您正确地理解、遗憾的是、LM74722仅在上电后才启用了几 ms、然后禁用了。 这是由于 LM74722使能引脚的极性发生了变化。 当接收到整个产品的所有 PCB 时、该问题将得到纠正。

技术人员进行了调查、2块板的 LM74722在靠近地面的器件角上被烧断和刺穿(只能通过肉眼观察、但通过显微镜很容易看到)。

3)

不完全是。

根据产品开发人员的要求、对两种产品上燃烧的物品进行了调查。 已更换 LM74722。 针对 最初在第一个电路板上使用的 MMBZ5245BLT1G 更改了齐纳二极管。 在两个控制板上、为 LM74722生成使能信号的微控制器被替换、因为它们似乎至少被部分损坏(发热高于正常水平)。 这两个相同的产品使用修复后的理想二极管控制器和 MMBZ5245BLT1G 进行了重新组装、并进行了重新测试。 加电时没有问题、由许多 PCB 组成的产品在测试了许多小时后没有出现故障。

其余3个修补的理想二极管控制器板已重新修补、以使用 MMBZ5245BLT1G 而非 BZD27B15P-M 目前、整个产品的6个"原型"已经过测试、其中一些在测试过程中经历了10个小时的测试(电机驱动器正常工作)、没有任何问题。

A)

完全正确。 在 另一个独立理想二极管控制器板上使用 MMBZ5245BLT1G 进行的第一项测试。

然后 、在第二次测试中、在理想二极管控制器板上重新使用了 BZD27B15P-M、以尝试使 LM74722像在整个产品中使用时一样再次老化

查看 LM74722数据表的修订历史记录并重新阅读数据表后、我的假设是 PD 放电开关烧坏、因为存在齐纳二极管(必须适用于18V 至20V 的所有输出电压、 在 PD 放电期间、齐纳二极管会正向偏置、并向 PD 放电开关施加几乎 Vout 的电压)、因为我们的输出电容比数据表和 LM74722 EVM 示例中所示的输出电容大得多。 我的假设是、LM74722禁用会导致其烧断。

 在独立的理想二极管控制器板上使用 BZD27B15P-M 时都无法重现问题。

B)

在整个产品的步骤2中、"特殊条件"出现在更强大的电源中、实际上是36V 而不是32V、输出电容更大。 在将齐纳二极管重新更改为 MMBZ5245BLT1G 并修复步骤2中损坏的电路板后、没有再次烧坏 LM74722。

关于结温问题：

浪涌电流限制后、输出 MOSFET 始终处于满电状态(齐纳二极管将 Vgs 限制为15V、因此 RDS on 几乎是最小的)。 此外、输入端的理想二极管 MOSFET 也完全导通。 该部分电路的发热不大。 如果我们不使用理想二极管控制器、肖特基二极管中的功率将会损失、我们对此并不感到担忧。 我们担心高温下封闭外壳中的热耗散(工业应用)。

还请记住、由于使能极性错误(整个产品的不同子组件 PCB 版本未同步)、这2块电路板在禁用之前仅短暂启用。 理想二极管控制器板 MOSFET 没有时间加热、因为系统未完全启动(没有电机驱动器有其电机旋转)。

我能想到的唯一发热是浪涌电流限制期间的输出 MOSFET 之一。

我现在真的不知道结温。 必须在室外测量和报告产品中的环境温度。 目前、我们产品的底部仅在电机旋转数小时后才会触感温(整个产品的环境温度约为20摄氏度)。

希望现在更清楚。

我希望我能够仅再现理想二极管控制器上的问题。 调查本会更简单。

正如我之前说过的、我相信我们的应用中需要一个与 PD 引脚串联的电阻器。 通过专用消息发送的下一个 PCB 版本理想二极管控制器的原理图就是这样。 当我们接收到下一个理想二极管控制器 PCB 时、将在该电阻器上进行示波器测量。

如果您需要更多信息来澄清 LM74722烧烤的确切条件(正如我们所知)、请告诉我。

此致 Praveen、

Eric

尊敬的 Eric：

感谢您的详细回答。 让我在几天内回来。   

您好 Praveen、

好的。 我将等待您的设计团队的任何回答或新问题(如果有)。

同时、我希望重现这样的情况、即我们仅使用二极管控制器来烧写 LM74722、因此我进行了更多的测试。 我得出了有趣的结论。

我在 BZD27B15P-M (旧电路、未添加串联电阻器)的情况下单独使用电路 、并在具有3A 电流的36V 工作台电源(过流限制设置为3.3A)上尝试使用该电路。 之前的测试是在32V 下完成的、因为我认为我的工作台电源限制在30V (过压+2V)。 当我执行测试时、由于理想二极管控制器上的电源 LED 未亮起、我无法正确打开电路。 上一次、同一电路似乎正常工作。

我要求我们的技术人员检查显微镜下的器件是否存在损坏、如果不是仅更换我们理想二极管电路上的 LM74722、 他没有看到任何东西、因此只更换了 LM74722。

然后、我在工作台电源为36V 但电流为100mA 的情况下再次进行了测试。 将使能引脚短接至 VIN (即 V 阳极、使能引脚被拉低100K)我能够多次正确接通电路。 我使用了一个小型探测夹、通过焊接在这些信号上的绕线探测导线将输入电压短接至使能引脚。 我用接地带接地、并使用接地垫。

我决定将工作台电源上的电流更改为3A、而不是100mA。 我在理想二极管电路中实现了这一点、但电源输出未启用。 我打开电源、然后削波 VIN 上的使能引脚(36V 输入电压)、并且理想二极管控制器的输出功率 LED 短暂导通、然后 LED 保持熄灭状态。 我无法再次打开它。 电路输出端没有电压。 我认为在执行测试时、可能会再次在使能引脚上烧坏 PD 放电开关。

然后、我之前的测试和这个测试(36V 与32V)之间的4V 差异似乎足以打破 LM74722内部的某种差异。 在这种情况下、LM74722上没有明显的损坏。 请注意、我们产品中的600W 峰值36V 电源和更大的输出电容可能会使情况比我的工作台电源更糟。

这并不会改变我们关于电路中 PD 串联电阻器必要性的结论。 我只想告诉您、我们能够重现类似的问题。

我们没有 LM74720/LM74722 EVM、但从您的角度来看、这可能是一个很好的起点、方法是安装不同的组件以尝试重现我们的问题。 这方面的工作可能已经开始。

希望这对您有所帮助。

此致、

Eric

尊敬的 Eric：

请注意、您能够在独立的 LM74722-Q1电路上重现此问题。

根据您的描述、我可以了解到、当使能引脚连接到输入时、器 件可能会由于 EN (FET 的导通和关断)、36V 输入和输出电容上的干扰而发生故障。  

• 我可以从我的一侧验证 EVM 上的相同内容。 您是否在测试独立电路时使用了3400uF？

但我无法理解为什么在输入电源电流限制设置为100mA 时器件不会损坏。  

在  独立测试中、LM74722-Q1是否能够承受将 TVS 更改为 MMBZ5245BLT1G 的电压？

您好 Praveen、

是的、连接削波以将使能引脚设置为36V 时会出现毛刺脉冲。 我在一段时间前以32V A 进行测试时捕获了示波器波形、并且能够看到干扰。 与 LM74720一样、如果 LM74722在100mA 时的放电时间最长约为65us、则这远低于干扰时间、因为人用一个削波连接使能端。 在实际电路中、有一个微控制器可实现理想二极管电路。

理想二极管控制器板上只有2200uF 电容器。 驱动器和整个产品中的其他板上提供了补充的1200uF 以达到3400uF。

我也无法理解工作台电源的电流限制是如何改变的。 我只能看到理想二极管控制器板的情况与整个产品中的情况非常相似、其中电流不受600W 电源的限制。

还有其他因素会影响我们产品中的 PD 放电开关是否在36V 下烧断。

我们如何解释  MMBZ5245BLT1G 不会烧断开关以及 BZD27B15P-M 是否会烧断？ MMBZ5245BLT1G 的等效齐纳电阻大于  BZD27B15P-M 的等效齐纳电阻、因此它可以保护放电开关的某个位(MMBZ5245BLT1G 是225mW 齐纳二极管、 而 BZ27B15P-M 是800mW 齐纳二极管)？

在 PCB 上的输出 MOSFET 的栅极-源极上添加齐纳二极管的贴片没有占用空间、这可能也会对电路禁用时的行为产生一定影响。

可能是在我们的理想二极管控制器板之一上使用 MMBZ5245BLT1G 齐纳二极管进行了连续启用和禁用测试、我们会重现 PD 放电开关烧坏的情况。

我进行测试的第七个理想控制器板尚未修复。 但还有6个其他理想控制器板仍在工作、并且它们都具有 MMBZ5245BLT1G 齐纳二极管的补丁。 在整个产品及其所有电路板上进行测试时、两个电路板发生了烧毁和刺穿、因此我们返回到该二极管后、没有人发生故障。

我们的技术人员组装电路板并在 PCB 上安装修补软件、现在正忙于处理我们的其他产品定期生产。 我将了解他是否有其他理想二极管控制器板与 MMBZ5245BLT1G 齐纳二极管连接、或者他是否可以修复损坏板并更改 MMBZ5245BLT1G 的齐纳二极管。

我进行了仿真、以了解3400uF 最初在36V 充电、在65us 期间在100mA 下放电以及电压变化不大的反应。 即使在这65us 周期之后具有恒定的12mA 放电(根据 LM74720数字估算)、仿真也会显示非常缓慢的衰减(可能长达几秒、但我这次没有对其进行仿真)。

我像在一些 LM74722电路示例中一样将仿真中的电容器更改为47uF、如果100mA 的速率是恒定的、而不仅仅是65us、则需要大约17ms 的时间对其放电。 65us 后、电容器上几乎仍然存在36V 电压。 然后、我不确定输出电容器的值是否会在我们发现的问题中发生变化。

希望 LM74722 EVM 上的测试能够在您的一侧显示一些内容。

此致、

Eric

尊敬的 Eric：

我认为可能会损坏 LM74722-Q1的一个条件是 EN/UVLO 上的毛刺脉冲。 如果干扰多次触发栅极下拉电路、则可能会发生100mA 下拉电流多次激活的情况、导致内部下拉 FET 出现 SOA 应力、从而导致其损坏。  

您好 Praveen、

我同意、我的测试手动将使能引脚连接到输入电压会多次触发放电。 我重现此问题的测试可能无效。

您有一个很好的点、应该在数据表中提及。

遗憾的是、在我们的产品中、LM74722上的使能端在加电时设置(由于所有不同电路板的 PCB 版本不同步)、然后在几毫秒后禁用。 有一个禁用模式、但 LM74722无论如何都会爆炸。

我将了解我最终是否能够使用我们的任何微控制器板来使用其输出之一、以干净地控制使用理想二极管控制器进行新测试的使能。

此致、

Eric

尊敬的 Eric：

在您能够使用干净的信号驱动 EN/UVLO 后、请更新您的测试结果。 同时、我将尝试 查看36V 时的3400uF 电容器是否会损坏 EVM 上的器件。