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] UCC5390:栅极驱动器#39;s 输出被钳位在+VCC2上

Guru**** 2380860 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC5390
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/989282/ucc5390-gate-driver-s-output-gets-clamped-on-vcc2

器件型号:UCC5390

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

  • 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、Giorgio、

    栅极驱动器的开关频率能力将取决于功耗、这也取决于驱动电压和负载条件。

    • 您使用的是 UCC5390的哪个变体?
    • 您是否能够共享包含组件和电源值的栅极驱动器部分原理图?

    此致、

    Andy Robles

  • 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。

    尊敬的 Andy:

    我使用的 UCC5390S 是10A/10A 分离输出配置。

    我随附了原理图的两个屏幕截图。 我使用了两种配置、但问题相同。

    Vcc1 = 5V、Vcc2 =+15V、Vee2 = 3.3V 的值。 输入脉冲的电压可随意选择为2.5V、3.3V 和5V。

    此致、

    Giorgo

  • 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、Giorgo、

    您能否验证输入的 PWM 信号是否正确?

    您驱动的 MOSFET 可能太大、无法在此频率下进行开关。 正如 Andy 提到的、由于高开关频率下的高容性负载、您可能超出了我们器件的功率耗散能力。 请参阅 数据表的第11.2.2.3节"估算栅极驱动器功率损耗"和第11.2.2.4节、以验证您的条件是否符合我们器件的规格。

  • 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、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

  • 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、Giorgo、

    感谢您的澄清、这对您有所帮助。

    由于您使用的是分离输出、因此您不需要 D21。 您能否尝试将其短接并查看其是否解决了您的问题?

    R65的值是什么? C123、124和125的用途是什么?

  • 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、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

  • 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、Giorgio、

    OUTL 只能拉低、OUTH 只能拉高。 通过放置 D21、您可以有效地使 OUTH 信号丧失能力、因为 D21将始终反向偏置。

  • 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、Don、

    我对布局进行了一些更改。 现在的布局如下所示。

    我已将 Vcc1的值降低至3V。 输入脉冲电压为5V。 现在、我观察到25kHz 时的正确 Vgs 电压。

    此致、

    Giorgo

  • 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、Giorgo、

    感谢您进行原理图更改。

    如果我正确理解您的第二段、您将 VCC1连接到3V、并使用5V PWM 驱动 INx 引脚。 这违反了 IC 的绝对最大额定值、因此不允许这样做。 您需要将 VCC1更改为5V、或降低 PWM 输入信号的振幅。

  • 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、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

  • 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、Giorgo、

    我怀疑您的 VCC1电源上的去耦有问题。 它可能会瞬间降至 UVLO 阈值以下、从而导致问题。

    此外、请记住该器件的逻辑阈值。 它具有"CMOS 兼容"输入、这意味着输入阈值是 VCC1的百分比、因此当您更改 VCC1时、逻辑阈值会发生变化。

    该器件非常适合驱动 Cree 的 SiC MOSFET。 实际上、他们在其参考设计中使用此系列的器件。

  • 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、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

  • 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、Giorgio、

    由于只有当逻辑输入电压大于0.7*vcc1时才能理解高输入,因此如果 vcc1为5V,则应该使用5V 逻辑。  

  • 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、Don、

    我理解您的参数、但当我在 VCC1为5V 时使用5V 逻辑信号时、Vgs 电压将被钳制、如第一个图所示。

    另一方面、当逻辑信号为5V 且 VCC1为3V 或4V 时、Vgs 电压是正确的。

    我将尝试在另一条评论中附上数字。

    我将进行一些 EMI 测试、以确保布局不是问题所在、并返回给您。

    此致、

    Giorgo

  • 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、Giorgo、

    输入电路上是否有某种电阻负载将其向下拖动? 在您的原始帖子中、PWM 不会达到5V。

  • 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、Don、

    没有电阻负载、我使用的是 FPGA、输出是可控的。 输出可以设置为2.5V、3.3V 和5V、因此我正在测试以查看是否可以摆脱钳位。

    此致、

    Giorgo

  • 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、Giorgo、

    这里有一些奇怪的东西。 您必须遵守数据表中的规格才能使我们的器件正常工作、并确保可靠性。

  • 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、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

  • 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、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。

  • 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、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

  • 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、Giorgio、

    我今天还在执行其他一些任务、明天让我回到您的身边。  

  • 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、Giorgio、

    这很奇怪。 我无法解释为什么输出在恢复之前停止开关并保持高电平一段时间。

    我担心芯片可能会因超出其绝对最大额定值而损坏。 在建议的运行条件下、您是否调换了驱动器并看到了相同的行为?

    在3L 转换器中、这是在半桥还是背对背开关中发生的? 您如何为驱动器供电?

  • 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、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

  • 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、Giorgio、

    让我与我的同事交流、下周再见。  

    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。

    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?  

  • 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、Don、

    感谢你的答复。

    我们将查看并告知您。

    此致、

    Giorgo Kapino

  • 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。

    谢谢、Giorgo。