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[参考译文] UCC27714:UCC27714会损坏 SPWM 代码中的开关

Guru**** 2535750 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27714, 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/774834/ucc27714-ucc27714-damages-the-switches-in-spwm-code

器件型号:UCC27714
主题中讨论的其他器件: UCC27712

您好!

我将 UCC27714驱动器电路用于我的6开关逆变器。 当我使用具有感应电机负载的简单180度方波逆变器对其进行测试时、它工作正常。

但是、当我以2khz 的开关频率加载 SPWM 代码时、会损坏所有开关。 我使用 其他正常工作的驱动器电路测试相同的代码。

请向我推荐解决方案。 因为它也只是在空载条件下损坏开关。

但对于180度方波、它也适用于感应电机和其他负载。 但是 、对于2kHz 的 SPWM 和 SVPWM、它完全不起作用。

PWM 脉冲会发出、但在施加直流电压后会损坏开关。

我还检查死区、从代码侧看、死区时间为3微秒、根据开关情况正常

  • 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。
    Ashwani、您好!
    感谢您关注 UCC27714、我支持该器件、并将努力解决您的问题。
    我想确保我了解方波逆变器模式和 SPWM 模式的工作模式和条件。
    对于方波逆变器模式、这种2kHz 方波的高侧还是低侧恒定导通时间? 我假设这是使用具有一定死区时间的方波驱动半桥、从高侧到低侧电源开关驱动。
    对于 SPWM 模式、PWM 以更高的频率运行时的有效正弦波频率是否为2KHz? PWM 频率是多少?
    您能否提供至少驱动器、驱动器支持组件和电源开关电路的原理图?
    此外、您是否还拥有该操作的任何示波器图、至少在工作方波逆变器模式下是如此?
    有许多因素可能会导致驱动程序无法按预期工作、我需要获取一些信息才能确定可能的原因。
    一个问题、关于您提到的另一个没有问题的驱动程序。 驱动器电流额定值是否与 UCC27714相同4A/4A? 如果驱动强度较小、功率器件上的 dV/dt 可能会较低、这可能是差异所在。
    您可以尝试增大驱动器到电源开关栅极的电阻以减小 dV/dt、这可能有助于解决该问题。
    您可以在此主题上发布其他问题或信息。

    此致、
    Richard Herring
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     尊敬的 Rechard:

    感谢您的回复,我首先解决您的困惑。 从根本上说、方波频率为50Hz。 它也会根据这种情况进行切换。 我们以180度模式运行、并插入波形。在方波运行模式下驱动感应电机时、我们将获得完全相同的波形。

    SPWM 或 SVPWM 正弦波形中的下一个波形仅为50Hz,

     但 PWM 开关频率为2kHz、死区约为3微秒。

    我使用24安培和600V 的开关 FCH125N65S3R0、但驱动器在空载时也会损坏开关。

    我将随驱动器电路一起连接开关原理图。 我们移除了在输出端连接的10K 电阻器、因为它也会在方波中造成问题。

    相同的原理图在方波操作中运行完美、但当我施加更高的开关时、它会损坏开关。

  • 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 Rechard:
    请您解决这个问题。我已经向您提供了您询问的信息
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    Ashwani、您好!

    感谢您提供有关驱动器和功率 MOSFET 电路的运行细节和基本原理图的信息。

    由于您使用的是低频、因此应确认自举电容器和 VDD 电容器的大小是否正确。

    有关低频应用的设计指南、请参阅类似的栅极驱动器数据表 UCC27712第8.2节。 Cboot 建议值由以下公式确定。

    根据 MOSFET Qg、开关频率和 UCC27714 Iqbs 确定 Qtotal。 Iqbs 是 HB-HS 静态电流。 Qtotal=Qg + Iqbs/fsw。 对于2kHz:Qtotal= 46nC + 120uA/2kHz = 109nC。 对于50Hz:Qtotal=46nC +120uA/50= 2446nC。

    从以下位置确定 Cboot:Cboot=Qtotal/deltaVboot。 我将假定 VDD 为12V、请确认、我们将针对 MOSFET 驱动器实现10V 最小 VHB。 这将导致12V-10V-0.7V (自举二极管 VF)=1.3V 允许的差值 V。对于50Hz、Cboot=2446nC/1.3V = 1.88uF;对于2khz、Cboot=109nC/1.3V = 83nC 最小值。

    建议 VDD 电容为 Cboot 的10倍、对于2.2uF Cboot、建议为22uF。 我们还建议并联100nF 等更高频率的旁路电容器。

    对于 Rboot、我们建议 Rboot 的范围为2.2至20欧姆。 由于 Cboot 相对较大、我建议初始值为2.2欧姆、并确保自举二极管的峰值电流额定值高于 VDD/Rboot。

    对于 DBOOT、请选择一个快速恢复二极管、以便在 HS 切换为高电平时最大限度地减少从 CBOOT 移除的电荷。 选择一个25-50ns 的恢复二极管、例如 MURS160。

    您能否确认您在应用中使用的组件值:CVDD、Cboot、栅极电阻、Rboot 和引导二极管器件型号?

    HI 和 LI 引脚上是否还有电阻器和电容器旁路? 如果是、这些值将有助于查看。

    驱动器出现故障的原因有很多:LO 和 HO 引脚上的电压过冲或下冲、HS 负下冲导致的 HB 过压、振铃或导致错误触发驱动器输出的噪声。

    您能否提供在工作条件下运行的栅极驱动器输出示波器波形? 50Hz 方波。 未应用 HV 或更低级别时的 SPWM。 提供了 LO、HO、HS 和 HB 的示波器图。 最好使用差分探针测量 HO-HS。 放大时间刻度以查看打开和关闭波形的详细信息。

    此致、

    Richard Herring

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    Richard Herring、您好!

    感谢您的回复、但我的问题未得到解决。

    我将向您发送一份完整的设计、我将其用于两个不同的开关  器件名称...正如您所建议的、但在某些电压开关损坏后的两种情况下

    。适用于开关 FCH125N65S3R0。

    我的设计参数如下。 开关频率

    Rbias =5 Ω

    CVDD = 1uf

    Cboot= 0.1uf

    Rboot = 3欧姆

    启动 MURS16013F

    RLI =RHI = 47 Ω

    CLI =CHI = 220pf

    RLO = Rho = 3 Ω

    适用于开关 IRFP450 @ 2KHz

    Cboot = 0.2Uf

    CVDD = 2uf

    其余所有组件都相同

    现在、我将发送示波器捕捉您将观察到、由于开关、我们在直流总线电压中出现干扰、这可能会损坏开关。

    在第一个图中

    蓝色线表示直流总线电压为零、但由于开关瞬间、它会出现毛刺脉冲。 以上是具有死区的栅极脉冲。

    在图2中、相同的蓝色显示了线路电压、这种电压再次存在大量干扰、绿色和黄色是栅极脉冲。

    在最后一个图中、蓝色还表示直流总线电压 为0伏、但由于开关干扰、因此会出现。

    我设计的值完全是您给出的值、但仍然如此

    它会损坏我的开关。

    注意:如果我按照50Hz 进行设计、则所有设计都可以正常工作。它在感应电机负载上也可以正常工作

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    Ashwani、您好!
    感谢您提供设计组件值。 自举二极管、自举电阻和偏置电阻看起来正常。 CVDD 和 CHB 电容看起来适用于2kHz 操作、但对于50Hz、我不确定如何维持 VHB。 在50Hz 运行期间、高侧打开的时间是周期的1/6、还是3.3ms? 这将产生影响。
    顶部图中所示的死区时间应确保在相反的开关导通之前有足够的时间使器件关断。
    由于您在操作施加到动力总成的高电压时遇到问题、并且无法捕获这些波形、因此我必须根据可能出现的问题提出一些建议。
    我看到栅极电阻为3欧姆、使用较小的 FET 将导致13ns 的上升时间常数。 借助此低频运行、您应该能够以较低的速度进行开关、而不会对损耗产生太大的影响。
    如果您查看 MOSFET 数据表、您将看到高电压 MOSFET 的体二极管恢复时间很长、您提到的两个 MOSFET 是339ns 至540ns 体二极管 TRR。 我不完全熟悉正弦波逆变器的详细动力总成波形、但如果在开关期间有连续电流流动、 这会导致相反开关的体二极管导通、当您导通 MOSFET 时、将有一条高电流路径流经导通开关和相反开关体二极管、直至二极管关断。
    在这种情况下、当体二极管关断时、可能会出现高 di/dt 并由此产生高电压尖峰和高电流振铃。
    增加导通栅极电阻是限制这些电压尖峰的最常用方法。
    我建议将开启时的栅极电阻增大到以10欧姆开始的更高值、并增大以查看这是否有用。
    这些条件可能在 SPWM 模式下运行、但在50Hz 模式下不运行。
    如果半桥开关节点上存在高电压尖峰、在某些情况下、米勒电容会将足够的能量耦合到栅极端子中、从而导致驱动器输出引脚上出现电压过冲和下冲。 如果这些尖峰超过额定值、驱动器可能会损坏或发生故障。 为了解决此问题、请将驱动器输出端的1A 20-30V 肖特基二极管连接到 VDD 和 COM 以实现 LO、并将 HB 和 HS 以实现 HO。 尽可能靠近驾驶员放置。

    请告诉我、如果此建议中的任何一项对您有所帮助、如果您能够在应用 HV 的情况下实现操作、但仍有一些问题、请提供波形的示波器图。

    此致、
    Richard Herring