[参考译文] UCC21750：LTSpice 仿真中的振荡以及在没有缓冲器的情况下调整软关断时间

尊敬的 Antonios：

对于1：

通常会看到由于开关瞬变而导致的栅极信号振荡、但这些振荡可在应用中得到缓解。

1. RG_OFF 的微调：根据栅极上出现的振荡、可以增大外部关断电阻器以最大限度地减小振荡幅度。 在微调中、需要在可接受的栅极振荡和可接受的开关损耗之间进行权衡。 还可以通过以下方法来缓解栅极噪声。
2. 更大限度地减小栅极环路杂散电感：将栅极驱动器放置在靠近 FET 或 IGBT 栅极的位置、可最大限度地减小导致栅极振荡幅度的寄生电感
3. 向栅极环路路径添加额外的组件：还可以在栅极环路路径中实现铁氧体磁珠和钳位二极管等附加组件。 对于原型构建、建议使用这些组件的尺寸、以便在必要时进行测试。

对于2：

在没有电流缓冲器的设计中、通常不会增加 RC 网络、因为将电容器与栅极并联会增加应用中的切换损耗。 您能否分享有关 UCC21750 400mA 软启动功能的主要问题的更多详细信息？

此致、

Andy Robles

Andy、
感谢您的快速回复和建议。 以下是我对你的评论的答复。

(1)了解我们很可能会在应用中看到振荡、可以通过您所概述的要点来缓解振荡、仿真或多或少是理想的。 我希望这些伪影不会出现在仿真中。 在相同条件下模拟另一个栅极驱动器 IC、我几乎观察不到任何振荡。 例如、UCC21750在发生去饱和事件后不久就表现出大约15A 的有源钳位(如我最初发表的文章的图表中所示)。 您能否解释激活主动夹持的原因？

(2)我们目前正在评估 TI UCC21750和 Infineon 1ED3491MC12M。 后者提供了调整软关断电流源的能力、因此问题就在于此。 您建议使用哪种电路来在不使用缓冲器电路的情况下调节软关断电流？

尊敬的 Antonios：

(1)我看到您提到的15A 尖峰发生在未连接 CLMPI 引脚的电路中。 这可能只是由于将模型导入到 LTSpice 中。 未正确连接这些引脚可能会导致模型输出与实际栅极驱动器行为无关的伪影。 虽然我们的模型在软件 LTSpice 中的大部分工作、但模型仅在 TINA 和 PSPICE (Orcad/Allegro)中受支持。

我建议将仿真移至与 LTSpice 类似的 TINA、以获得栅极驱动器的最准确表示、因为我们的模型在 TINA 中受支持。

(2)没有外部缓冲器电路、调节 UCC21750的软关断电流是没有好方法的。

• 您是否有此项目的先前设计/版本、在该设计/版本中、400mA 的类似关断电流在系统中表现出了损坏 SiC FET 或耗散过多能量的问题？
• 与 Infineon 器件相比、主要问题是否没有调整 UCC21750 STO 电流的灵活性？

在您的许可下、我可以通过此论坛向您发送朋友请求、以共享我的联系信息、并将其发送到电子邮件、以便我可以根据数据表分享我们器件的一些竞争分析。

此致、

Andy Robles

尊敬的 Antonios：

(1)感谢您指出这一点。 内部米勒钳位功能仅在栅极上的电压测量为 VEE+2V (典型值)时才会打开。 观察信号似乎是在短路被激活时、CLMPI 上的15A 同时发生了、VOUTH-VEE 经历了低于 VEE 的压降。 这看起来与短路期间栅极驱动器信号的典型行为不同。问题可能来自使用我们在 LTSpice 中的模型、但我们也可以进一步研究这些信号。 您是否能够将此伪影放大到仿真中、以便更清楚地了解短路瞬态期间发生的情况？ 通过这种缩小的捕捉、很难查看信号的时序。

(2)查看数据表、我看到了几个我想评论的项目：

• 隔离技术
  • Infineon 驱动器具有磁隔离功能、而 TI 具有电容隔离功能、可提高可靠性并延长使用寿命
  • 有关隔离技术的更多信息、请参阅以下视频系列： https://training.ti.com/ti-precision-labs-isolation-what-galvanic-isolation
  • 有关电容隔离的更多信息、请参阅我们的电容隔离页面： https://www.ti.com/isolation/capacitive-isolation.html
• 最大工作电压
  • UCC21750提供更高的最大工作隔离电压(VIOWM/VIORM)、其优点是能够使栅极驱动器的工作电压进一步远离其最大电压、这是一个更安全的区域、从而延长了使用寿命
• 更短的输入到输出传播延迟
  • 更严格的传播延迟规格有助于提高系统效率
• 专用 RDY 和 RST/EN 引脚
  • UCC21750有一个专用开漏输出(RDY 引脚)来报告电源状态
  • UCC21750有一个专用的 RST/EN 引脚来关断驱动器或者在任何 FLT 条件下复位驱动器
• PWM 传感器
  • UCC21750具有一个额外的模拟至 PWM 特性
    • 模拟信号馈入高压侧的 AIN 引脚、并通过 APWM 引脚输出 PWM 信号、该信号占空比与 AIN 上的电压成正比
      • 此功能可用于温度或直流总线电压监控
• 降低 RθJA Ω
  • 更好的热性能

如果有任何问题、请告诉我。

此致、

Andy Robles

Andy、
使用 Infineon 栅极驱动器运行相同的仿真时、虽然在开通事件期间确实出现了1.9A 钳位电流、但未出现较大的15A 钳位电流尖峰。 正如您指出的、在 LTSpice 中使用您的模型可能会有问题。

将 MOSFET 从原始 CREE C3M0016120D 更改为 Infineon IMBG120R030M1H 后、UCC21750 15A 钳位电流尖峰不再存在。 观察到的最大钳位电流为1.8A。

我相信我们现在已经掌握了评估和比较 TI 和 Infineon 栅极驱动器所需的所有信息。 如果有需要，我将发表另一个信息。

感谢您的支持。