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[参考译文] UCC21520:PMSM 驱动器相位电压振铃

Guru**** 1637200 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21520, UCC21540A
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/903259/ucc21520-pmsm-driver-phase-voltage-ringing

器件型号:UCC21520
主题中讨论的其他器件: UCC21540A

我设计了一个 PMSM 控制器、一切都运行良好。

但在相电压下、会出现一些振铃。

导致此问题的原因是什么?

MOSFET 驱动器 UCC21520并联双通道对于每个 MOSFET、我将使用隔离式12V 直流/直流转换器的分立式 MOSFET 驱动器驱动所有 MOSFET。

我已将栅极电阻器增加和减少到0R-10R 范围、没有任何变化。

我还有 RCD 缓冲器、连接到 MOSFET 的1R+47nF 电容器。

FSW=10kHz

总线电压非常平滑、无振铃。 总线电容器为5x6800uF Al-EL 电容器和20x22uF 陶瓷电容器。

在100rpm 时、相电压下没有振铃、而是随着电机速度的增加而增加振铃。 相电流约为15A。

MOSFET 具有较大的 Qgs 375nC、2个并联 MOSFET。

这是低侧 Vgs 电压、在栅极电压中可以看到小振铃、但在高侧没有振铃。

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    您好!

    欢迎使用 e2e、感谢您提出问题。

    它看起来可能是测量伪影。 您如何测量信号?

    请参阅本文档的图6、了解降低测量环路的环路电感以最大限度降低噪声拾取的方法: http://www.ti.com/lit/ug/snou150b/snou150b.pdf

    我假设尖峰与系统中另一个 MOSFET 的开关一致吗? 我假设您只是从测量中的这些开关事件中拾取噪声。

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    您好!

    感谢您的快速回答。

    我正在使用接地弹簧夹进行测量、因此我认为它不是测量误差。

    它可能是自开启现象吗?

    尖峰的频率为2.2Mhz。

    谢谢。

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    您好!

    感谢您的快速回答。

    我正在使用接地弹簧夹进行测量、因此我认为它不是测量误差。

    它可能是自开启现象吗?

    尖峰的频率为2.2Mhz。

    谢谢。

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    您好!

    它可能是这样。 输入端是否有 RC 低通滤波器? 您是否已确定输入范围以查看此噪声是否通过输入耦合?

    另一个潜在原因可能是噪声耦合到 DT 引脚上。 您是否已将其硬接至电源或通过电容器去耦以降低噪声? 有关 DT 引脚的最佳做法的更多信息、请参阅数据表的第8.4.2节可编程死区时间(DT)引脚。

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    在 PWM 输入端、有49R9 + 470pF RC 网络。

    我已将 DT 输入上拉至3V3电源。

    我使用软件200ns-4us 范围更改了死区时间、但没有任何变化。

    我连接的是 MOSFET 驱动器和相位功率级。 我将所有高侧和低侧 MOSFET 用于同一个 MOSFET 驱动器电路、所有 MOSFET 都具有分立式12V 隔离式直流/直流转换器。

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    大家好、非常感谢您提供的信息。

    我查看了波形、它看起来、CGD 交叉耦合产生的噪声很有可能、而 CGD 在您的系统中很大。

    在 100MHz 铁氧体磁珠时通常安装较大的 Rg 或30Ω Ω 至100Ω Ω 电阻、可确保清洁运行。

    我建议您将 R27和 R35替换为大约~100Ω@100MHz、您应该会看到改进。

    请告诉我们您的想法。

    Wei

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    如果您有任何更新、请告知我们、谢谢。

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    您好、谢谢。

    我尝试了很多东西。

    正如您在 R27和 R35中提到的、我在上使用了100 Ω@100MHz 铁氧体磁珠、它没有发生任何变化。 我的栅极信号实际上是干净的。

    我更换了4.7R-27R 范围内的栅极电阻器、它也没有改变任何东西。

    我在缓冲电阻上并联了4R7、这是一个较低的峰值电压。

    我将缓冲电容器更改为200nF、这是降低的峰值电压。

    我还将高纹波电流12uF 薄膜电容器焊接到直流总线、它也没有任何变化。

    但在28VDC 电源下、峰值可达到45V。  

    我使用的 MOSFET 是 VS-FC420SA10。 它具有相当大的寄生效应。 我的布局可能具有一些寄生效应。

    反向恢复二极管电荷很高、我在每个 MOSFET 上焊接了反向并联二极管、峰值会更高一点。

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    我有一个想法、我相信这会产生影响。

    使用 UCC21520将驱动器电压从12V 更改为10V、或使用 UCC21540A 将8V、您将看到振铃减少。 对于 MOSFET、 驱动超过10V 几乎没有什么好处、相反、您会看到很多噪声。

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    任何更新。

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    你好。

    我使用直流/直流转换器为 MOSFET 驱动器供电、因此无法将其更改为10V。

    但我想问题是由布局造成的。

    陶瓷电容器的返回路径和电机驱动电流返回路径不同、电容器路径更长。

    我焊接了每个半桥桥臂的+和-薄膜电容器、纹波减少。 但我仍然看到相电压上有一些纹波。

    我认为我需要重新进行布局设计并小心去耦电容器。

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    非常感谢您提供的信息。 祝您顺利。 如果我们方面有任何帮助、请告诉我们。 有关布局的一些注意事项。

    电源环路-半桥晶体管和旁路电容器、可考虑采用垂直环路代替横向环路。

    2.栅极驱动器环路-尤其要尽量减小共源极电感

    3.开关节点-尽量减少靠近开关节点的重叠、 因为开关节点 是噪声源。

    此致、

    Wei

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    感谢您的回复。

    我想问一些有关布局的问题。

    MOSFET 很大、因此电流环路会变得很长。

    对于去耦电容器和返回电流、是否可以在 PCB 上使用接地层和电源层?

    开关节点是噪声源、我不确定是否要将接地平面和电源平面置于开关节点下方?

    我可以使用薄膜电容器进行去耦、但我应该如何选择它们来获得纹波电流值? 我应该为振铃频率还是 PWM 频率选择薄膜电容器? 我是否应该为最小阻抗频率值选择薄膜电容器?

    MOSFET 驱动器位于另一个 PCB 中、对于10kHz PWM 频率、我应该将它们放置在 MOSFET 电源板中并靠近 MOSFET 吗?

    由于电容器的浪涌电流非常大、您建议使用什么来控制浪涌电流?

    谢谢。

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    谢谢、我看到了 MOSFET 的数据表、是的、它的尺寸很大。

    对于总线正负电源轨中不进行开关的电容器、使用 PCB 层平面创建电容是完全正确的、这很有帮助。

    开关节点有一些折衷、您将尝试尽可能避免重叠、因为它正在切换。

    薄膜电容器和陶瓷电容器非常适合高频去耦、尤其是多层陶瓷电容器。

    是的、最好将驱动程序放在尽可能靠近的位置。

    对于浪涌电流、将其建模到仿真工具中可能会为您提供更多指导。

    祝你好运。

    Wei