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[参考译文] BQ76942:MOSFET 驱动器出现故障

Guru**** 2555640 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ76942, BQ76200, BQ76952, TIDA-010208

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/1024574/bq76942-mosfet-driver-fails

器件型号:BQ76942
主题中讨论的其他器件: BQ76200BQ76952TIDA-010208

您好 Matt ,

  你过得怎么样? 我再次遇到 bq76942问题。   当放电电电流为20A 时、放电 MOSFET 会老化。  

通过调试、我发现放电电流会感染 BAT+(使 BAT+变得非常脏)、并且 MOSFET 驱动器电压将降低至大约2V。

而 BQ76200没有这样的问题。

我想知道如何解决这个问题?  请帮帮我。

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    您好 Sean、

    BQ76942设计在 BAT 输入滤波器路径中使用肖特基二极管。  这提供了2个优势、即在短路等重负载期间保持电源电压、如果某些损坏短接引脚、则会阻止电流从 BAT 引脚流出到电池组顶部、从而为电池充电。 肖特基还将充当 B+总线上噪声的峰值检测器、在 BAT 引脚滤波电容器上捕获噪声、前提是变化的动态足以将电压推高至快于电源电流将其拉低的速度。  这也会提高 CP1引脚电压、因为它是以 BAT 为基准的电压、用于 CHG 和 DSG 输出。

    当电池电压为动态时、BAT、CP1、CHG 和 DSG 都可能会被推至上面所述的更高电压。  同时、B+和 P+以及 FET 遵循动态电池电压。  典型电路设计的齐纳二极管从栅极到源极、以避免由于电池电压在重负载期间显著下降而导致栅极上产生过大电压、例如短路。  如果动态电池的峰峰值电压超过几伏、则当电池电压处于最低时、齐纳二极管将加载上升的 CHG 和 DSG 电压。  这可能会拉低 CHG、DSG 和 CP1相对于 BAT 的电压、比电荷泵能够补充电压更快、从而产生您所描述的低栅极电压。

    当输入滤波器较大或在类似配置中使用时、BQ76200也会表现出这种行为、但具有 UVLO 检测功能、可在电荷泵电压较低时关闭驱动器。  解决方案是稳定电池电压或让驱动器更密切地跟随电池电压。  BQ76942在 IC 中包含监控电路、不应因动态电池电压而中断该电路。  可能的解决方案:

    • 检查 BQ76942是否未过度滤波
    • 检查栅源齐纳二极管是否限制性过强
    • 使用能够承受负载且移动较少的电池
    • 过滤动态负载以获得更均匀的电池电压
    • 使用可跟随动态电池电压的外部 FET 驱动器  
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    您好 Matt ,

    连接到肖特基二极管的100R 电阻器有什么用途? 我可以 减小它吗? 还是可以减小滤波电容器的值?

    我希望驱动器电压更接近于电池组。  

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    Matt、  

           请观看以下有关问题报告的视频。 实际上、高端 放电测试仪没有这个问题。 在此测试中、他们使用低端插入式测试仪进行测试(PN: QTBC508、 1-20A 电池组容量测试仪/放电仪器12-72V、放电测试仪链接)、该测试仪将以视频所示的脉冲方式灌入电流、在此条件下、测试了 Vgs 电压、并观察到 Vgs 电压从10V 下降到大约2~3V。  他们的工程师正在尝试弄清这里发生了什么?  如果有问题、请告知我们。 谢谢。  

    在本视频中、  

    黄色 - Vgs of discharge

    绿色-电池+

    紫色-强电流  

    可以看到、一旦打开放电测试仪、电流会上下波动、 周期约为75uS。 很快、您可以看到 Vgs 电压开始下降。 这最终将导致放电 MOS 的损坏

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    您好 Sean、

    与肖特基二极管 D11串联的100 Ω 电阻器 R79是功率滤波电阻器。  它会限制流入功率滤波电容器 C21的电流、从而为 BQ76942提供更稳定的 BAT 引脚电源电压。  D11将用作之前回复中提到的峰值检测器。

    尊敬的 Yue:

     昨天答复中的讨论 是、B+变体是否会将 BAT 引脚推高、从而使 DSG 引脚在 B+和 P+下降足够时发生变化、从而允许 ZD5导通并加载 DSG (Net AFE_DSG)。  当 V (FETON_HI)典型值为11V 且 ZD5为15V 时、齐纳二极管需要大约+/- 2V 的自耦电压才能开始导通、DSG 电压需要更长时间下拉至几伏。  但是、对于 Q9、栅极仅需上升至高于 AFE_DSG (DSG 引脚) 0.7V 左右、Q9才会导通并下拉栅极。  BAT 引脚上的峰值检测可能很好、因此 AFE_DSG 偏置、并且 Q9不太可能意外导通。  波形中  

    随着电流下降、绿色电池电压似乎略有上升、然后 VGS 下拉。  Q9导通时、Q9导通时、它将通过 D5和 R46下拉电荷泵。  当 Q9集电极开始下降时、其基极电流应停止、但它可能会限制电荷泵并使其负载。  在波形中、栅极-源极电压开始再次生成、直到下一次 放电电流下降。

    您可以查看 BQ76942上 DSG - BAT 的电压以确认它被下拉。  提起 Q9收集器引线会显示 Q9是否导致电流下降、但如果没有它、则不会触发故障、因为这似乎是主要的关断路径。  

    原理图剪辑中的 DSG_DRV 网继续低于 TP6、请确保没有对此网加载任何内容。

    您可能会尝试在 Q9基极-发射极上移动 D5。

    根据电流的转换率或 P+的电容、一个负载可能会产生与另一个负载不同的结果

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    您好、Matt、

    如果我将 R79 (建议使用100R)增加到470K 并将 C21增加到2.2uF、 是否可以?

    在测试中、我发现 BAT 引脚不够稳定、与 P+相关。  仍然存在下降的谷底。

    黄色曲线是 MOSFET 的 Vgs。 VB+(绿色1)是电池的堆栈点。 全部都是以 P+为基准。

    BTW、如果我想更快地关闭 DSG FET、是否有任何推荐电路?

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    您好 Sean、

    该器件将通过 R79消耗电流进行供电、电流会有所不同、数据表中的 INORMAL 为平均值。  数据表未显示电阻器的范围、但470k 似乎很大。  较大的电容器值似乎正常。

    BAT 引脚相对于 VSS 和 BAT-将保持稳定、以保持 IC 的稳定工作电压。  IC 到 VSS 的稳定基准对于必须连接到 BQ76952的电路很好。  对于将遵循 B+和 P+的 FET 而言、这并不是很好。  在波形中、B+相对于 P+而言是稳定的、由于栅极驱动电压(DSG)以 BAT-(IC VSS)为基准、VGS 会随着电池组的变化而变化。 通常情况下、VGS 应保持在 FET 的可接受范围或 RDSON 内。  如果局部关断晶体管由 DSG 与 P+的相对运动触发、则可能会降低基极中具有低压齐纳二极管的晶体管的灵敏度。

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    您好、Matt、

    感谢您的友好回复。

    您是说我在  Q9的极性中放置了多个二极管、以增加导通阈值吗?

    或者、使用  TIDA-010208中的电路是更好的主意、该电路使用 p FET 来加速关断速度?

    还是电荷泵足够强大、无需本地关断电路即可关断 FET (4-6并联)?  

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    您好 Sean、

    将二极管置于 PNP 的基极中会降低开启的灵敏度、并允许在触发栅极之前进行更多的运动。   TIDA-010208的理念是相同的、但使用 FET、因此它不需要基极电流、而只需要电压。  P 沟道 FET 的 VGSTH 需要低于功率 FET 的 VGSTH、以便晶体管在功率 FET 关断时仍导通。  降低控制的灵敏度可实现更多的电压运动、但可能允许晶体管在功率 FET 之前关闭。   TIDA 中的 DMG1013UW 具有0.5V 至1V 的 VGSTH、与 PNP 相似。  TIDA-010208中的电流关断受漏极电阻器的限制、我相信您使用基极电阻器来限制电流。

    使用 DSG 直接驱动 FET 可能更适合动态电池电压、因为 DSG 在高电平时不会显著下拉、而在低电平时会下拉。 您可能会看到应用手册 https://www.ti.com/lit/pdf/sluaa09中的图6-20 作为直接切换多个 FET 的示例。  电荷泵用于导通而不是关断。  

    在 BAT 上使用一个小功率滤波器和 PNP 可能比较大的滤波器提供更好的性能。  较小的时间常数将使 BAT 充电速度更快、DSG 具有较高的电压、从而降低 PNP 在负载感应噪声期间的传导趋势。