This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] UCC5310:隔离式栅极驱动器需要更高的钳位阈值

Guru**** 646230 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27531, UCC5310, UCC21710
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/1032656/ucc5310-higher-clamp-threshold-required-for-isolated-gate-driver

器件型号:UCC5310
主题中讨论的其他器件:UCC27531UCC21710

我们计划在以下条件下使用隔离式栅极驱动器 UCC5310MC 来驱动 SIC MOSFET:
开关电压=+1KV
开关电流= 65A 峰值
脉冲开启周期= 1us
MOSFET 上升/下降时间= 150ns
脉冲重复频率= 3kHz

我们需要+7V 阈值的特殊要求来激活钳位引脚、而不是+2V、以避免 MOSFET 导通断开的错误导通。 因此、我们计划使用 Vout 到钳位引脚的电阻分压器电路在 Vout 为+7V 时激活钳位。 当钳位被激活时、栅极驱动器 UCC27531将被触发为低电平、并且 MOSFET 栅极将被强烈地灌入低电平。 以下提到的电路是否正常工作、或者建议使用5V 至7V 等更高钳位阈值的任何选项?

/resized-image/__size/1000x500/__key/communityserver-discussions-components-files/196/3201.Capture1.JPG

  • 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。

    Ramesh、  

    您的 SiC 器件型号是什么?

    您当前是否看到错误开启?

    您的功率级别是否大于50kW? 因为在如此高的功率水平下使用 UCC5310看起来非常小、尤其是在驱动 SiC 时。  

    您希望使用米勒钳位的方式似乎是具有更高驱动/下拉电流的替代方案。

    [引用 userid="399720" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1032656/ucc5310-higher-clamp-threshold-required-for-isolated-gate-driver "]以下提到的电路是否能正常工作

    从我看到的情况来看、该电路看起来应该正常工作! 我不确定为什么需要+7V 阈值。  

    在 GND2+7V (您未使用负偏置)下、这实际上是 SiCFET 的/above / VTH、 因此当您希望启用米勒钳位时、它甚至不会完全关闭。  

    对于  误导通性能而言、具有这种高米勒钳位阈值实际上可能更糟、因为它会将栅极强拉至超过您使用栅极驱动器+栅极电阻器设计的值、 这会直接导致更高的 dv/dt、这是电感反冲的一部分(您可以更快地停止电流、您会得到巨大的电压尖峰)。

    我可以看到使用 米勒钳位的一个参数、该钳位具有较高的额定电流(到 VEE2的阻抗路径较低)、但不会增加其钳位阈值。 。

    请参阅以下链接、我们有一本非常好的电子书、其中详细说明了米勒钳位的工作原理。

    https://www.ti.com/lit/eb/slyy169/slyy169.pdf#page=23

    对我来说、以这种方式使用米勒钳位毫无意义。 根据您的 SiC FET 参数、如果您需要更高的下拉电流、我建议您选择不同的 UCC53x0型号。 例如、我将看一下 UCC5390MC。  

    我还有其他想法可以帮助您通过 SiC 实现错误关闭:

    *我还建议在驱动 SiC 时研究负偏置。 大多数 SiC 制造商会告诉您、他们的器件需要负偏置!

    *通过将米勒钳位电流连接到 PNP 来增大米勒钳位电流。  

    *切换到具有更高米勒钳位功能的器件、例如 ISO5x5x 或 UCC217xx 系列 (比较表)。  

    最好

    Dimitri

  • 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。

    感谢您的快速响应。
    我们还在 VEE2上连接了负偏置-5V。 但我们已显示为 GND、以避免混淆。 即使在提供-5V 负偏置电压后、我们也发现了错误的导通问题。 请参阅随附的波形。 如果7V 为阈值并参考-5V (VE2),则当栅极电压达到2V (即7V-5V=2V)时,米勒钳位将被激活。 这就是我们计划使用阈值为7V 的米勒钳位选项的原因。
    我们的持续功率要求仅为1kW 左右、非常低。 实际上、10个 MOSFET 串联、每个 MOSFET 由单独的隔离式栅极驱动器同时驱动。 开关电压为10KV、1KV 将在每个 MOSFET 中分压。 栅极驱动器使能部分将与控制信号进行光学隔离、隔离等级为10KV。 我们观察到即使在给定负偏置-5V 时也会出现误导通。 请提供任何解决方案、以避免此处出现误导通?

    /resized-image/__size/1000x500/__key/communityserver-discussions-components-files/196/False-turn-ON-waveform.JPG

    /resized-image/__size/1000x500/__key/communityserver-discussions-components-files/196/Connection-isolated-gate-driver_2D00_miller-clamp.JPG

    此外、我还有关于米勒钳位激活的问题。 UCC21710中提到米勒钳位激活的传播延迟最大值为50ns。 那么、这里有一个示例、为栅极驱动器提供的关闭命令、栅极电压缓慢下降至0V。 当栅极电压达到2V (图中的 A 点)时、将触发米勒钳位、但米勒钳位仍然未激活、并且它将等待50ns 的传播延迟。 当栅极电压达到0V 并且由于米勒效应而开始虚假上升并且达到>2V 时。 现在传播延迟已经过去,但栅极电压为5V (B 点),在这种情况下,米勒钳位是否将激活并抑制栅极电压至 GND?

    /resized-image/__size/1000x500/__key/communityserver-discussions-components-files/196/miller-clamp-function.JPG

  • 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 Ramesh、

    我只是想告诉你,Dimitri 在今后几天里已经不在办公室了。 他将在下周中旬回来。

    此致、

    Daniel

  • 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。

    感谢您提供信息。 我们将等待有价值的解决方案。

  • 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、Ramesh、

    让我跳到这里、因为 Dimitri 已经离开了。

    对于您有关钳位延迟的问题、您说得对、我认为这会导致问题。 您可能需要考虑使用外部米勒钳位、以便更好地针对您的独特应用进行调优。

    我想的另一个原因是、您可能希望使用 UCC5350M、因为它具有更高的电流能力、因此它将更好地控制您的 FET。

    或者、如果您构建外部米勒钳位、我们还提供 UCC5390EC、它在该系列中具有最高的电流能力。

    此致、

    Don

  • 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。

    感谢您的回答。 我将检查提到的栅极驱动器 IC。 请告诉我米勒钳位是否会在下图的 B 点激活、基于此、我们将规划米勒钳位的电路。

    /resized-image/__size/1000x500/__key/communityserver-discussions-components-files/196/miller-clamp-function.JPG

    是否有任何隔离式栅极驱动器 IC 或具有可变钳位阈值的方法?

  • 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、Ramesh、

    遗憾的是、在 B 点、您高于2V 阈值、钳位将不会处于活动状态。

    我们没有任何具有可调节钳位的器件。 这就是为什么我建议您构建外部的原因。

    您还需要考虑以下几个其他想法:

    添加一些电容栅极至源极。 这将有助于降低米勒电容引起的电压尖峰。 您可能能够对其进行足够的调优、以便我们的米勒钳位电路能够在您的应用中正常工作。

    添加一个 PNP 下拉电阻、如本主题中所述: https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/889128/tida-00364-explanation-of-pnp-turnoff-device-and-associated-diode

    此致、

    Don