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[参考译文] UCC27712:基于 UCC27712的感应加热器

Guru**** 2526700 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27712

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/765022/ucc27712-ucc27712-based-induction-heater

器件型号:UCC27712

您好!

我使用 UCC27712构建基于2kW IH 且具有220VAC 输入的半桥拓扑。 使用 UCC27712以18V 电压驱动 IGBT。   

我正在使用自动变压器控制输入电压。 只要电压达到接近200VAC、UCC27712就会烧毁。 它还会取出 IGBT、栅极发射极显示短路、有时 IGBT 的所有3个端子都显示 低电阻或短路。 我使用了缓冲器、并将栅极过冲保持在极限值内。

在发生此类故障事件后、我探测 UCC27712的输出、如下所示(第一幅图像)。 这种情况发生后、电流消耗增加到大约400mA (Appox)、并在数秒内使芯片发热严重。

黄色=高侧驱动(自耦变压器输入 VAC = 0V)

蓝色=低侧

以下屏幕截图中所示的 IGBT 驱动电压为12V 直流电压、用于限制 ucc27712的电流消耗

下面是高侧和低侧 IGBT 的集电极电压:-

黄色:-高侧 IGBT (集电极至 PGND)
蓝色:-低侧 IGBT (集电极至 PGND)  

我丢失了几个驱动程序和 IGBT。 有时、高侧和低侧 IGBT 会同时发生故障。  

我在 高侧和低侧的 IGBT 上添加了一个20V 齐纳二极管(在栅极和发射极之间)、但这 仍然没有帮助。 下载后、您可以随时删除这些文件。

此致、

Tony。

  • 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 Tony、
    感谢您关注 UCC27712半桥驱动器。 我将帮助您解决有关 UCC27712的问题、但我可能需要一些更多信息来帮助解决您电路中的运行问题。
    根据您的注释、顶部示波器图显示了驱动器可能损坏后的栅极驱动器输出、请确认。 我在图中注意到的一点是、在 HO 或高侧 IGBT 上的初始脉冲期间、有很多峰值和振铃。 这是 IGBT 栅极至发射极电压还是驱动器 HO 输出(在栅极驱动输出网络之前)?
    从驱动器输出到 IGBT 器件的布线非常长。 极长的栅极驱动电流环路将具有显著的迹线电感、这将导致驱动器输出过冲/下冲、开关边沿上的振铃和被抑制的栅极驱动电流强度。
    对于高侧驱动器、驱动器的 HS 引脚与高侧 IGBT 发射极之间应具有低电感连接。 布局中有一条很长很窄的布线。 对于低侧 IGBT、发射极上有一个连接到 PGND 的感应电阻器。 不清楚 UCC27712和 PGND 连接的接地平面连接在何处。
    理想情况下、UCC27712驱动器将更靠近 IGBT、从而实现更短的栅极驱动走线长度。
    您能否在以下情况发生任何损坏之前获取器件的示波器图?
    驱动器 LI、HI、LO 和 HO 至 HS (差分)、采用与第一个图相同的时间标度。
    驱动器 LO 和 HO 以及 IGBT V 栅极到发射极。
    IGBT 栅极至发射极、高侧和低侧以及动力总成开关节点。
    我怀疑驱动器输出和 IGBT 栅极至发射极电压中可能存在大量振铃。 如果驱动器处的振铃过大、则可能会对驱动器造成电气应力。 如果 IGBT VGE 处有大量振铃、则可能会出现意外开关或由于上升和下降时间被抑制而导致开关时间过长。

    此致、
    Richard Herring
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    Richard、您好、让我花点时间让板返回并将这些照片发送给您。 这将需要我另外一天的时间。 Tony
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    您好 Tony、

    感谢您的状态更新。 如果您可以按照建议提供范围图、我应该能够提供更多有关解决您问题的指导。

    此致、

    Richard Herring

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    您好 Richard、

    我能够拍摄你要求的照片。 请注意、我正在调节电压、以便感应加热器不会达到其全功率、即使用自动变压器时的 VAC = 230V (325VDC)。 大多数快照都在200VDC-250Vdc 的范围内

    为了澄清您在前面的信息中的疑虑:-  

    是的、开启通道1上的示波器输出仅在第一个映像中损坏驱动器之后。

    在第一幅图像中、拍摄的照片是通过栅极和电源接地端拍摄的。

    对于 PGND、我已使用0欧姆电阻器将 PGND 和 SGND (信号)单点连接在一起。 这样可以最大限度地减小流入低电平的任何高电流
    电压信号侧、但同时将两个接地端连接在一起。

    4.我已经放置了20V 齐纳二极管来限制任何过冲。 它们与栅极电阻器并联。

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    1.栅极(栅极接地):CH1:-高侧 IGBT 的栅极,CH2:-低侧 IGBT 的栅极(高侧 VCE =接近200VDC)

    2.高 侧 IGBT 的栅极和 VCE (高侧输入电压-接近225VDC):CH1:栅极至接地 CH2:- VCE 至接地  


    与上述相同、但在 VCE= 250Vdc 时:

    低侧 IGBT 的 VCE 和栅极:CH1:-栅极至接地 CH2:- VCE 至接地(低侧)。

    HO 至 HS 的电压:CH1:低侧栅极, CH2:- HS-HO (差分)

    高侧 IGBT 的栅极至发射极电压:CH2: 栅极至发射极 V

    低侧 IGBT 的栅极至发射极电压:CH2: 栅极至发射极 V

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    您好 Tony、
    我对所提供的图表有一些意见和问题。
    在第一个图中、通道2看起来低侧 IGBT 栅极驱动器超过20V。 您能否确认 UCC27712驱动器的 VDD 电平? 20V 是建议的最大范围、我假设15V 足以驱动大多数 IGBT。
    在图5通道2 (即低侧 VCE 接地)上、这似乎是幅值可广泛变化的非重复波形。 不清楚为什么这不是与大多数图相似的方波。 您能否详细说明一下是否存在一些非稳态条件。
    您能否捕获一个稳定的波形来显示 VCE 在图5上所做的工作以及条件? 很难分辨该图正在发生什么情况。
    一些意见和建议。
    根据图、UCC27712的 VDD 似乎接近建议的最大值。 尽管从图中看不清楚、但我对 VDD 和 HB-HS 偏置电压有一个问题。 在 HS 引脚上出现负电压尖峰时、可以将 HB-HS 偏置电容器充电至高于 VDD 的电压。 减少这种过充的一种方法是使一些电阻与自举二极管串联。 如果没有与自举二极管串联的电阻、我建议添加电阻。 我们建议典型范围为2.2至10欧姆。
    您能否确认 UCC27712的 VDD 电平、并尝试降低至15V、为 IC 的 VDD 和 HB-HS 额定值提供更多裕度?

    此致、
    Richard Herring
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    您好 Richard、

    我拍了一些高侧 IGBT 的 VGE 照片。  关于范围,提出了一些非常有趣的证据。 这一次、我添加了一个与二极管串联的4欧姆电阻器、并将 UCC27712的输入电压降至10V。  

    VGE 电压似乎很容易超过其最大20V。 我不知道为什么会发生这种情况。 我更换了 UCC27712、也尝试了。

    下面是从0VDC 将 VCE 电压增加14VDC 的快照(图1)。

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    您好 Tony、

    这是一个有趣的发现、尽管我对测试和条件有一些疑问。 您提到您添加了一个与二极管串联的4欧姆电阻器;它是否与 VDD 到 HB 的二极管、自举二极管串联?

    此外、对于测试、我假设 VDD 上有10V 的电压用于测试、对于不同的波形图、您将传动系输入电压从0V 增加到14V;请确认。

    我对从驱动器到 IGBT 的很长的布线有顾虑。 迹线电感我预计会导致驱动器输出上可能出现明显振铃、过冲/下冲。 这很可能发生在驱动器输出引脚 LO 至 COM 和 HO 至 HS 处。 保护驱动器输出免受过大电压瞬变影响的一种方法是在驱动器输出端到 VDD 和 COM 端之间添加肖特基二极管、以钳制输出电压、类似 HO 与 HB 和 HS。

    直接位于 IGBT VGE 引脚上的电压可能会被器件电容过滤掉。 我还有一个问题 、就是波形峰值上的模糊或模糊、不清楚栅极驱动波形顶部的信号波形使这种图像变得模糊。 是否发生了较低的频率(高于开关频率)振幅变化?

    此致、

    Richard Herring

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    您好 Richard、

    是的、电阻符合下图:-

     

     是的、VDD 为10V。 但图中以14V 为增量显示、这意味着第一个图为0V、 然后是14VDC、28VDC 等。

    我可以告诉 大家的一点是,高侧 IGBT 的集电极的直流电流整流不良(来自全桥,以及 LC 滤波器不良),这是为了在感应加热器上实现良好的功率因数。 这 与长布线一起可能会导致 栅极脉冲的振幅发生变化、我们在示波器上看到了这种变化。  

    通常、当探测收集与地面时、这一点非常明显。 我们看到高侧 IGBT 的栅极脉冲始终模拟集电极上的电压+自举输出电压。 这会使 VGE 始终高于 IGBT 导通的阈值。

    Richard、我计划在下周进行重新设计。 您能否将您的电子邮件发送给我、以便我可以在这次发送给制造部门之前向您发送文件以便快速查看?

    谢谢。

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    您好、Tony、

    如果您是"朋友"Richard、您可以通过私人邮件向他发送您的布局以供审阅。
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    当然、谢谢 Don。