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[参考译文] UCC27211:驱动程序故障

Guru**** 2386020 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27211
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/880048/ucc27211-driver-failure

器件型号:UCC27211

大家好、

我经常遇到与主题 IC 有关的故障问题。 它在电机控制驱动器中实现、主要用于断开模式、将电源从三相 PMA 传输到28VDC 负载和电池。

在低负载时没有问题、但增加输出和/或相电流有时 UCC27211D 会中断。 此处经过一些屏幕截图(红色曲线:低侧栅极信号向下移4V、绿色曲线:高侧栅极信号向下移4V、线迹:PhA 至电源接地电压(请参阅随附的原理图)、蓝色曲线:电流输出 PHA 端子和基本原理图。

 

 

 

在特定点、可以观察到、 高栅极信号(直接在 MOSFET 的引脚上检测到)在高侧开关上电后立即急剧下降、并达到一个值、例如、在线性运行中使开关本身运行、 但这不是解释的、因为流入 PHA 节点的电流(约700A)在开关中流向 BUS+端子(从源极流向漏极)、因此您仍然应该看到高侧开关的 VDS 上升至 BUS+的电压(电池电压) 减去体二极管的 Vf (查看上一个 PWM 周期的情况)。

在随后的开关中、驱动器行为似乎受到影响、大约1.5ms 后、桥臂最终断开。

正如您在原理图中看到的、上部的进给是通过自举获得的。 所示屏幕中的最大调制值不超过95%(不过、可保证自举电容器的正确充电)。 死区时间为2µs μ s。 开关频率为20kHz。 从 PWM 调制模式的角度来看、没有错误。

在等您提出意见之前、我要提前感谢您。

此致

Flavio  

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    您好、Flavio、

    感谢您关注 UCC27211。 我看到 UCC27211驱动 IXDN614的输入、而 IXDN614驱动 MOSFET Vgs。 波形显示的是由 IXDN614驱动的高侧 MOSFET Vgs、您可以在其中指示高侧驱动器故障的问题。

    您是否已确认问题是 UCC27211、而不是 IXDN614? 您是否确认更换 UCC27211只能解决此问题?

    UCC27211驱动器输出是 IXDN614的输入、您能否确认此信号在此行为期间是否符合预期?

    原理图显示了 UCC27211上的肖特基二极管 HO 至 HS 以及 IXDN 输出至接地。 您能否确认这些二极管位于驱动器 IC 引脚附近? 如果这些二极管靠近 IC 引脚放置、则有助于限制 IC 上的电压瞬变。

    您能否 在 提供的行为条件下提供 UCC27211 HO 输出的示波器图、以及 IXDN 输出 和 UCC27211 LO 输出? 尝试在靠近驱动器引脚的位置获得 HO 到 HS 的差分测量值。

    此致、  

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    您好 Richard、

    是的、我确认问题似乎仍然存在在 UCC27211上。 当我更换 UCC27211时、电路板开始再次工作(直到 UCC...下次出现故障)。

    IXDN614输入端的信号正确。

    我还确认保护二极管靠近 UCC27211 (离 IC 不到10-15毫米)。

    目前、我没有您请求的范围图。 我将尝试在接下来的几天让他们参加培训。

    此致

    Flavio Pozzobon

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    您好 Richard、

    下面您可以找到一些示波器图。 CHANNELS Legenda 是:

    CH2:UCC27211输入信号

    通道3:UCC27211输出信号

    CH4:MOSFET 栅极信号

    前三幅图是290A 漏极电流、后三幅图是在空载条件下绘制的。

    此致

    Flavio Pozzobon

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    您好、Flavio、

    感谢您提供额外的示波器图。 这些对于驱动器波形更加清晰。

    尽管示波器测试设置可能会出现高频噪声尖峰、但在驱动器输入端可能会出现噪声尖峰、从而导致误触发。 驱动器输出响应以及由此产生的动力总成对错误触发噪声的响应可能会导致 IC 承受应力的情况。

    您能否向驱动器输入添加一个小型 RC 滤波器、以查看运行情况是否有所改善? 我看到您显示的是100欧姆串联电阻和1K 欧姆接地。 您能否将33pF 电容放置在连接到 VSS 的 LI 和 HI 输入引脚上并尝试高达100pF 的电容、请将电容放置在尽可能靠近 IC 引脚的位置。 这将减少高频电压尖峰、并且不会显著影响延迟。

    此致、

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    您好 Richard、

    我已使用差分有源探头更改了 CH2上的无源探头。

    如您所见、现在信号(CH3和 CH4也)更清晰、高频噪声大幅降低。

    有负载时(300A):

    无负载:

    此时、我怀疑接地路径上存在问题。 精确地说、PWM 控制器接地、UCC27211接地和低侧 MOSFET 的源极之间可能存在会损害驱动器 IC 的电压梯度。

    此致

    Flavio Pozzobon

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    您好、Flavio、

    使用修订后的示波器设置、波形看起来更清晰。 对于接地路径、MOSFET 源极到控制器接地端可能会发生接地反弹。 我确认了 UCC27211在 LI 和 HI 引脚上具有负电压额定值、如果存在任何负电压下冲、这些引脚的额定绝对值为-10V IC 的另一个可能应力点是驱动器输出负下冲、从驱动器输出到接地的二极管将有助于限制该负下冲。 我想您确认它们靠近驱动器 IC 引脚。 此外、确认 INx 驱动器输出到接地的二极管靠近该 IC 引脚。

    当 UCC27211驱动器损坏时、它看起来是低侧驱动器还是高侧驱动器? 确认 HB-HS 偏置电压在 IC 额定值<17V 范围内。 示波器图是低侧驱动器还是具有 HO-HS 差分的高侧驱动器?

    此致、

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    您好 Richard、

    损坏的驱动器似乎是高侧驱动器(在故障期间、低侧信号看起来正确)、我确认 HB-HS 电压处于 IC 额定值范围内。

    最后一个示波器图是低侧驱动器。

    可能是内部移位级别问题? 我观看了以下视频 https://training.ti.com/gate-driver-training-series-gate-driver-operation-high-dvdt-and-didt 、如果我不是错的话、有人提到了有关班次问题的一些问题。

    此致

    Flavio

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    您好、Flavio、

    感谢您对示波器图的澄清。 关于最近的评论以及我熟悉并参与过的培训、有一些与传动系统中的高 dV/dt 相关的运行问题。

    动力总成开关节点上的高 dV/dt 可能会导致驱动器和栅极驱动  问题、包括 MOSFET 米勒电荷产生的 Vgs 负电压、并超出 HS 引脚 dV/dt 规格。

    确认开关节点或驱动器 HS 引脚的压摆率处于数据表中的50V/ns 额定值范围内。 dV/dt 通常通过增加栅极电阻(在6.8欧姆的情况下)来降低 Vgs 压摆率。

    如果存在 dV/dt 相关问题、请尝试将6.8欧姆的栅极电阻增大到作为起点的值的2倍。 由于栅源极上有电容、因此可以增大该电容以实现与缩短 Vgs 上升和下降时间相同的效果。

    此致、

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    您好、Flavio、

    自上一个帖子发布至今已有一段时间。 我们假设您已解决此问题、如果您有任何其他问题、您可以将其发布在此主题上。

    此致、

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    您好 Richard、

    由于可用时间短、我已使用电隔离驱动器更改主题驱动器、并将其放置在飞跨 PCB 上。 现在、电路板工作正常、并指示我深入分析接地路径布局。

    非常感谢您努力解决问题。

    此致

    Flavio Pozzobon

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    您好、Flavio、

    感谢您的更新。 隔离式驱动器可通过两种主要方式提供帮助、即可能导致驱动器输入噪声的接地反弹以及相对于单片驱动 器提高的负电压容差、尤其是负开关节点电压尖峰。

    如果您对潜在的接地布线问题有了一些了解、并希望再次获得帮助以使用更具成本效益的半桥驱动器、您可以将问题发布到新主题或再次发布到此主题。

    此致、