尊敬的所有人:
我已经为电机驱动应用设计了基于 SiC 的三相三级 T 型 NPC 电压源逆变器。
我使用 TI 的 UCC5390栅极驱动器来驱动 MOSFET。
转换器在500Hz 的开关频率下正常开关。
在高于25kHz 的频率下、当输入为 PWM 信号时、栅极驱动器的输出电压被钳位在+VCC2上。
结果是相位短路。
我附上图。
这是一个已知问题吗? 栅极驱动器是否不适用于高频运行?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
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尊敬的所有人:
我已经为电机驱动应用设计了基于 SiC 的三相三级 T 型 NPC 电压源逆变器。
我使用 TI 的 UCC5390栅极驱动器来驱动 MOSFET。
转换器在500Hz 的开关频率下正常开关。
在高于25kHz 的频率下、当输入为 PWM 信号时、栅极驱动器的输出电压被钳位在+VCC2上。
结果是相位短路。
我附上图。
这是一个已知问题吗? 栅极驱动器是否不适用于高频运行?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
您好、Don、
感谢你的答复。
我尝试以25kW 的功率开关两个 SiC MOSFET。 MOSFET 的型号为 C2M0080120D (http://www.farnell.com/datasheets/2047787.pdf)和 C3M0065090D (https://docs.rs-online.com/3a4d/0900766b8149fd4d.pdf)。 它们应该能够以几百 kHz 的频率进行切换。
可以在原始 POST 中看到输入信号。 第一个图是 MOSFET 的栅源极电压。 第二个是栅极驱动器的引脚6和引脚08之间的电压。 第三个图是 PWM。 而 PWM 开关时、Vgs 保持不变。
我一直在使用红外摄像头测量栅极驱动器的外壳温度、且温度低于40oC。 有关 Pgdq = 1.0281W 和 Pgsw = 22.5mW 的热耗散的计算。 结温计算为44.226 oC。 由于无法测量 Icc1和 ICC2、结果被高估了、因此我考虑了提供给某些差分放大器及其电源的电流。
因此、这些条件符合器件的规格。
我希望我已经为您提供了足够的数据。
是否有任何隔离式栅极驱动器具有您建议用于开关 SiC MOSFET 的相同配置?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo Kapino
您好、Don、
感谢你的答复。
D21用于更改导通和关断 Rg。 在其中一种配置中、引脚6和引脚7短接、因此 D21定义 Rg-on 和 Rg-off。
R65为47千欧。 C123、C124和 C125是去耦电容器。 它们非常靠近栅极和源极引脚放置。 栅极驱动器设计基于 Cree 推荐用于 SiC MOSFET 的栅极驱动器。
我观察到、通过降低 Vcc1电压、栅极驱动器在25kHz 时正确切换。 我将在50和100kHz 下进行更多测试。
提前感谢。 我期待着听到您的声音。
此致、
Giorgo
您好、Don、
我知道、并且我感到惊讶、但栅极驱动器正常运行的唯一情况是 Vcc1=3V 和 INX=5V。
当它们在大于5V 的 Vcc1和5V、3.3V 或2.5V 的 INX 电压下运行时、会发生钳位、如我的原始帖子中所示。
这是一个已知问题吗?
此外、是否有任何具有 TI 推荐用于驱动 SiC MOSFET 的相同封装和配置的新栅极驱动器?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
您好、Don、
感谢您的快速回复。
100nF 陶瓷电容用于电容去耦。 Vcc1输入由电源提供、并且是恒定的。
在每个测试中、Vcc1是恒定的、INx 也是恒定的。 对于所有12个栅极驱动器、电源通常显示为5V 和20mA。 在每个测试中、INX 仅为2.5V、3.3V 或5V。 我尝试了不同 的值、因为发生了钳位。
您对此有什么建议吗?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
您好、Don、
感谢你的答复。
在左图中、可以看到 VCC1和 PWM 信号幅值为5V 时栅极驱动器的 Vgs 输出。 它是原始图中的互补晶体管。 遵循了数据表的规格。 可以观察到其中一个晶体管被钳位到+VCC2、另一个晶体管被钳位在-VEE2上。
为什么会发生这种情况、是否有一些解释? 这种故障已损坏了两个逆变器、花费了我6个月的开发和调试时间。
经过反复试验、在 PWM 信号为5V 且 VCC1为3V 的情况下、左侧的 Vgs 电压得到了实现。 信号完整性更好、但仍然存在错误的导通或栅极驱动器不会在需要时关闭。
是否有解决此问题的方法? 是否有其他可使用的组件?
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
您好、Giorgio、
当 VCC1为3V 时、使用5V 的 PWM 输入信号违反了绝对最大额定值、并且不能被允许。
您能否将 PWM 输入电压和 VCC1设置在可接受的限制范围内、确保"高电平"大于0.7*vcc1、"低电平"小于0.3*vcc1、然后直接在芯片上绘制 PWM 输入信号图、再直接在芯片上绘制输出图? 这些显然应该匹配。 您能否放大以使我们能够看到单个 PWM 周期、而不是像您一直在做的那样具有超宽时基?
我想您正在尝试以500kHz 的频率运行它、对吧? 没关系。 如果它在500kHz 下无法正常工作、请降低开关频率、直到它正常工作、并让我知道发生这种情况的位置。
您好、Don、
我使用较小的时基进行了测量。 VCC1为5V。 PWM 在0V 和5V 之间切换。
开关频率为100kHz。 在底部轴上可以看到 PWM 信号。 在顶部可以看到 Vgs 信号。 Vgs 不跟随 PWM。
在较高占空比下、波形如下所示:
在过零时、占空比很小、可以观察到以下波形:
我还使用20us/div 的时间刻度进行了一些额外的测量:
我仍然不明白为什么会发生这种情况。
此致、
Giorgo Kapino
您好、Don、
在开始时、我遵循了数据表规格、但仍然具有相同的波形。
这就是我开始试用和错误测试的原因。
我觉得这些都不可能从一开始就被损坏了。
这种情况发生在半桥开关和辅助开关之间。
VCC1由外部电源供电、PWM 信号由 dSPACE MicrolabBox 提供、VCC2由隔离式电源12V ->+15V/-3V 提供。
提前感谢。 我期待收到你的回复。
此致、
Giorgo
您好、Giorgio、
好的、我们在内部讨论了这个问题、这是我们的反馈:
您是否在这些测量中短接了 D21?
我们认为输入 PWM 信号无法准确到达我们的器件。 CH1关闭不遵循 Ch5,有固定的延迟。 因此、我们认为您的 PWM 信号可能无法正确连接到芯片的输入端。
您的信号是如何消失的、然后又回来的、这一点也很有趣。 您的电机电流波形的峰值似乎会发生这种情况? 可能是接地反弹耦合到输入端、导致输入端接收不到正确的信号?
你的大学里是否有人可以在当地对这个问题再加关注?