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[参考译文] LM5180:在驱动 IGBT 栅极驱动电源的双路输出+15/-8V 时、间歇性关闭稳压

Guru**** 2535750 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5180

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/1059622/lm5180-regulation-intermittently-switching-off-while-driving-dual-output-15--8v-for-igbt-gate-drive-power-supply

器件型号:LM5180

您好!

我在我们的栅极驱动器板上看到开关输出间歇性停止。 我们的用例在数据表中几乎是"9.2.2设计2:具有15V 和–7.7V 双路输出(200mA 时)的 PSR 反激式转换器"。

原理图 如下所示(输入电压为24V、来自 Traco 24V 直流/直流转换器、我已将 Vin 限定为相当稳定且无噪声):

当栅极开关时、我们会看到以下间歇行为:

(绿色= LM5180的 SW 输出、红色/蓝色=低侧/高侧栅极 Vgs)

您可以在图片顶部的缩小图中看到中断非常严重。

我们设法通过在隔离栅之间添加 Y 电容器来减少/消除行为、但 我们不认为这是"适当的"解决方法、并想了解导致 PSU 停止调节的原因。

主要问题是、我们认为这会及时导致一些 IGBT 故障(仅在运行1小时后!)。 Vgs 电压不够高(可能为10-12V 而不是15V)、导致开关无法完全导通、从而增加功耗并最终导致开关发生故障。 有时、稳压停止的时间足以触发栅极驱动器 UVLO 保护。

感谢您的帮助、

昆廷。

  • 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。

    您好!

    我注意到、您的原理图的输出电容器与数据表中显示的电容器不同。  

    是否可以根据数据表建议增加输出电容器?

    谢谢

    -Arief

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    感谢您的建议。 我们已经尝试过这种方法、但它并不真正有用。 栅极驱动器和升压器上也有一些额外的电容(每个电容约为10uF)、因此原理图的此部分中显示的电容值超过20uF。

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    下面是另外几个屏幕截图、其中示波器上显示了+15V 电源轨:

    第一个示例显示、当开关脉冲在高侧开关打开的同时发生时、稳压停止:

    (黄色= SW、红色= Vgs)。 您可以看到、当电压达到导通电压时、它恰好在红色信号的米勒平坦区发生。

    第二个屏幕截图是一张缩小的图片、其中显示了对+15V 电压轨的影响:

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    Quentin、您好!

    当我看第二张关于无开关部分的图片时、就好像输出端没有负载、没有电流流动、并且转换器会降低开关频率。  


    是否有方法来测量从15V 电源轨输出端流出的电流? 这只是为了确保电路不会超过0.2A 的过载。

    我还注意到米勒平坦区的开关波形发生扰动。  

    我们可以看一下 LM5180的布局吗? 可能需要在栅极驱动器附近使用局部去耦电容器、以确保隔离噪声。  

    我们还为您的特定情况提供了评估模块。 为了进行测试、您还可以尝试使用评估模块为栅极驱动器加电、看看它的行为是否相同。 由于米勒平坦期间该 SW 节点上的噪声扰动可能会耦合回 FB 引脚。  

    https://www.ti.com/lit/ug/snvu609b/snvu609b.pdf?ts=1638906661521&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FLM5180

    谢谢

    -Arief

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    这里是布局、因为我们位于电路板的边缘、所以空间不大。

    关于您对进入 FFM 的 PSU 的评论、我昨天的想法完全相同。 这种情况不太可能 发生、因为这种情况始终发生在栅极导通后、而这正是使用大部分电源的地方。 此时、栅极驱动器和增压器都将为栅极充电。 您可以在屏幕截图的上一个周期中看到它、此时 SW 输出几乎处于 BCM 模式。

    我们还认为、米勒平坦区附近的扰动是导致控制中断的原因。

    在极少数情况下、稳压会停止很长时间、当+15V 下降到太低时、它最终会触发栅极驱动器 UVLO:

    此屏幕截图仅显示了高/低侧 Vgs、但我们怀疑也发生了同样的情况。

    请记住、所有这些测试都是在仅100V 的直流电压下完成的、在我们驱动电机时通常使用的350-400V 电压下、运行情况可能会变得更糟。

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    Quentin、您好!

    我注意到的一件事是、您的输入电容器位于远离 IC 的位置。 因此、从输入电容器返回到内部 FET 接地的返回电流很长。  

    与输入电容器的 EVM 布线进行比较

    从输入电容器经过变压器和 IC GND 的环路非常重要、我们需要使环路变得较小、因为这是反激式转换器上的开关环路。  

    您可以尝试在引脚3和8或9之间放置一个陶瓷电容器、看看它是否可以改善您的调节。  

    您的电路板是2层还是4层?

    您可能能够执行的另一项测试是使用电阻负载为转换器加载电阻负载、并确保它能够支持200mA 的直流负载、并确保+15V 和-7V 电压轨与直流负载良好调节。  

    如果看上去一切正常、则下一步是连接栅极驱动器、从您发送的示波器屏幕截图中、SW 节点上的扰动看起来有点大。可能会导致一些错误。

    谢谢

    -Arief