[参考译文] LM5114：栅极驱动器的输出高毛刺脉冲

您好、Tony、

感谢您的支持！

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1) 1)如果驱动器的 P_OUT 引脚的二极管压降(0.3V)高于提供的 VDD、则会通过 P-FET 的体二极管传导。  如果通过栅极驱动器 MOSFET 输出结构体二极管的功率过大、则可能会损坏器件并使其损坏。  这也会导致输出传导到器件的 VDD 轨上的噪声；这会移动基于 VDD 的输入逻辑阈值、并会在输入中增加不必要的噪声、从而导致错误信号。

2) 2) 看起来 也可以将大瞬态推入系统 GND、但驱动器输出级的体二极管也是如此。

3) 3)原因可能难以在此处指出... 栅极驱动器的 GND 可能会受到大量噪声的影响。  这也可能会改变您的 GND 电压。

4) 4) 对于更多的故障模式测试、测量电路板外新器件的阻抗、然后测量电路板外您认为混乱的其他器件、有助于指导您确定损坏的位置。

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我的问题：

A) 这是什么类型的测试？  短路测试？

b) 导致此行为的外部变量是什么？

c) 故障期间是否有 VDD 波形？

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我期待再次听到！

谢谢、

Aaron Grgurich

您好、Aaron、  

非常感谢您的回复。  

首先、要回答您的问题：  

A) 这是什么类型的测试？  短路测试？

这是一个非标准测试位。 我们正在将高占空比 PWM 的短暂突发馈送到逆变器、因为我们发现这样做会产生与我们之前遇到的故障非常相似的故障(例如、几个并联 FET 爆炸、本地稳压器发生短路)、 以便获取有关故障链的信息。 (在记录中，在原始故障期间可能没有这种信号。)

b) 导致此行为的外部变量是什么？

由于我们尚未在逆变器系统之外复制栅极驱动器干扰(因为它出现故障)，因此我们尚未确定任何可能引起干扰的因素。 但是、在发生该行为之前、稳压~器会发生故障、并使栅极驱动器的平均电压达到11V、尖峰高达大约22V。 当电源电压在较低电压范围内变化时、似乎会发生毛刺脉冲。 负载为每个栅极驱动器一个 GS66508T、具有4.7 Ω 上拉和下拉电阻器。 在13MHz 频率下、进入栅极驱动器的信号为100个周期、每10ms 占空比为90%。  

c) 故障期间是否有 VDD 波形？

VDD 波形是在单独的示波器上捕获的(黄色)、并且我叠加了第一个干扰的对应迹线。  

我认为 VDD 的疯狂与输入电源(粉色迹线)的某些故障有关。

感谢您提出体二极管导通。 现在回顾一下示波器、脉冲结束后、栅极似乎低于驱动器输出 我不知道它是否有足够的偏见来伤害任何东西本身。 如果要相信(可能不相信)差异、NMOS 二极管可能会输出100mA 左右的电流。  

您是否知道在可能发生闩锁之前可以保持什么电流？  

有趣的是、栅极驱动器似乎在其他组件出现故障后仍然正常工作。 我们没有进行任何真正广泛的测量，但我们测试的测量不会消耗过多的电源电流，也不会复制输入信号。  

我必须稍微考虑一下您提到的接地反弹的可能性。 目前，我们没有我知道的主要接地环路；在逆变器区域，所有东西都以一一个基准为基准。 但是、在逆变器内部和之间存在潜在的环路。  

因此、对于我们看到的输出行为、

当 VDD 降至4V 以下太远时、输出是否可能会卡在高电平？ 还是更可能是输入信号问题？  

除相应的输入信号外、是否存在导致输出高电平的任何潜在原因？ 我知道这是一种可能性、但输入达到3.3V 并保持>1.6V 似乎是非常特殊的、而测得的输入信号几乎没有任何指示为~0以外的任何值(尽管电流开始流动时会出现一些晃动)。  

我希望我能够更清楚地说明我的情况。 如果您还想了解其他信息，请告诉我，再次感谢您的帮助。  

此致、  

Tony

Aaron、您好！  

是的、我们让稳压器/VDD 电源首先发生故障、这会使栅极驱动器和 GaN HEMT 承受超出其额定值的应力。  

因此、TI 不会责怪 LM5114、但它的行为却是如此。 我们只是想了解发生了什么、因为似乎栅极驱动 器意外打开、这在我们的测试中导致了 HEMT 的死亡、并且可能在最初的故障中也是如此。 (如果过压完成的时间足够长、但在这种情况下、故障肯定是由栅极驱动器的高输出导致的、因为 输入信号接地短路的第二个并联逆变器也会发生相同的故障。)  

我认为原始图像读起来不是很容易、所以我在这里标记了布线以供参考。  

此时、HEMT 似乎至少仍在运行。 正如漏极波形所示、它正在进行开关、 由于我们使用我们正在探测的一个4.7欧姆栅极电阻器在前后进行测量、因此我们可以了解栅极电流、尽管我认为标记事件的末尾存在一些接地漂移、这确实增加了不确定性。  

我们尝试 将 VDD 驱动至与故障期间观察到的电压类似的电压、但未看到任何输出干扰。 当然、我们需要更改电源设计、但在此阶段、我们要了解故障的主要原因是 LMFailure (对我们而言)无法解释的行为。

因此、我们 希望能够很好地解释为什么 LM5114的输出变为高电平。 同样 、TI 或 LM5114没有问题、但由于您更好地理解了该器件、如果它是产生干扰的栅极驱动器(oscillogram 似乎表示了干扰)、那么您会有更好的想法。

谢谢、  

Tony

您好 Tony、

Aaron 目前不在办公室、但应在第二天内回复您最近的帖子。

此致、

很抱歉耽误你的时间。

我们已经对栅极驱动器进行了更多的测试。 似乎有一个输出脉冲与大约3.8V 的上升电源电压相关(可能与 UVLO 阈值相关？) 出现在故障的栅极驱动器上，而不是“无压力”的栅极驱动器上。 由于问题从外部随着试验的重复而逐渐减少，似乎也有一种"愈合"效应。

上周五、我们与我们的合作伙伴 Lam Research 讨论了这个问题、他建议我们尝试与 LM5114的设计人员联系。 如果有可能、请告诉我。

非常感谢、
Tony

您好、Alexander、  

感谢您的建议。  

我们的电流测试中的压摆率不是很高、可能是0.2V/us。 此外、即使在 VDD 压摆率较高的情况下、我们也无法在未受故障影响的栅极驱动器上产生这些毛刺脉冲。 虽然 机制和特点仍然不明确，但这似乎是一种微妙的损害。

我将尝试您提到的测试、因为 在 VDD 压摆率损坏之前、了解 LM5114对压摆率的敏感性会很有用、因为我们在设计中经常使用该测试。  

此致、  

Tony

您好、Tony、

了解并感谢您提供压摆率信息。

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由于器件所承受的电压超出数据表所述的可接受范围、因此可能会造成损坏。  正如您所说的、这种损坏可能很微妙、并且允许器件仍然工作、但也可能存在我们在这里遇到的微小问题。

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听起来不错、希望测试能在这里提供一些清晰度。  我想、在研究栅极驱动器之前、应先固定电源轨。

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谢谢！

Aaron Grgurich