[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 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、

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