[参考译文] UCC27712：在由 ucc27712dr 生成的栅极信号中发现振铃、用于驱动 H 桥以生成交流电。

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/768959/ucc27712-ringing-found-in-the-gate-signals-generated-by-ucc27712dr-for-driving-h-bridge-for-ac-generation

器件型号：UCC27712

Hai 我正在设计一个1.65kw 光伏逆变器。我在输出侧有一个用于50Hz 交流生成的 H 桥。我正在使用 IGBT STGW20NC60VD、并由 UCC27712DR 驱动以生成交流。我在高侧应用了占空比为90%的 SPWm、在低侧仅施加方波脉冲进行交流生成。我发现栅极信号中的振铃和峰值在 H 桥端施加高负载时会导致 MOSFET 过热。这一问题的可能原因是什么？

该图显示了探测 IGBT 栅极时的信号。

6 年多前

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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尊敬的 Amal：

很抱歉、您的设计有问题。

我的同事将在周一、达拉斯时间进行调查并与您联系。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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您好！
希望我能尽快得到支持、因为项目处于关键阶段。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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您好 Amal、
感谢您关注 UCC27712。我是一名支持此器件的应用工程师、将努力解决您的问题。
我对您的应用有一些疑问、并要求提供更多信息和波形。

您能告诉我们您的应用中半桥的开关频率吗？该图在250kHz 周期内看起来像是~4us、对于 IGBT 而言、这似乎很高、请确认。
我看到自举电容在21uF 时相当高、如果开关频率非常低、则可能需要这种电容。一旦频率已知、应检查启动电容和 VDD 电容。我们通常建议 VDD 电容为引导电容的10倍、原理图显示 VDD 电容为~24.7uF、自举(HB-HS)电容为21uF。

根据电压标度、显示的波形必须是 HO 至地信号。高侧栅极驱动是 HO-HS 电压。不清楚此振铃是发生在 HO 信号还是发生到接地的 HS 信号上。
您能否使用差分探头记录 HO-HS 信号的示波器图、HS 信号接地、LO 信号接地？
显示您具有的相同时间刻度、并放大1或2个开关周期以查看任何振铃和上升/下降时间的详细信息。

Vgs 波形上的振铃在很大程度上取决于电路板布局、其中涉及驱动器到 IGBT 栅极的布线长度、以及发射器到驱动器接地基准的布线长度。走线的寄生电感和功率器件的寄生电容会产生一个高 Q 谐振电路。我看到栅极电阻在3.3欧姆时的值相当低。更高的栅极电阻将有助于降低栅极驱动环路的 Q、从而减少振铃。尽管根据所附的示波器图、不清楚 HM-HS 上存在多少振铃。

此致、
Richard Herring

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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尊敬的 Amal：

我们听到您的声音已经有一段时间了、因此我们必须假设您已经解决了您的问题。

如果可能、请发布解决方法、以便其他人从中学习。

如果您的问题未得到解决、请告知我们、我们将与您一起解决。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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海

很抱歉、我们迟到了、我们到了昨天才有假期。

半桥的开关频率为5kHz。Yaa 确实 VDD 电容不是自举电容的10倍。我应该减小自举电容并增大 VDD 电容、还是应该更改它们？

以下是相对于接地探测到的 HS 和 HO 信号。

此外、还附上了 HS 和 HO 的放大图像。请参阅 HO 相对于接地的图像。我还将输入波形连接到栅极驱动器、驱动半个周期。

请注意、SPWM 提供给高侧、而平方脉冲提供给低侧 FET。

我还在 board.please 的注释中附加了实施的路由方案。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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您好 Amal、

感谢您提供有关操作、示波器图和布局的详细信息。

首先、我想根据工作频率和 IGBT 器件型号来查看自举电容器和 VDD 电容器的值。可以在数据表第8.2节中找到值选择指南。 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27712.pdf

首先根据器件 Qg 和 HB IQ 确定 Q 总值。由于有5.1K 欧姆的栅源电阻器、我将此电流添加到 Iq。来自5.1k 电阻器的电流：VDD-VF/RGS、11.3V/5.1k Ω= 2.2mA。该 RGS 值和低频值将使 HB 电容器明显放电、需要更大的值。

Qtotal=Qg +(Iqbs+IRgs)/fsw、Qtotal= 100nC +(2.2mA + 65uA)/5kHz=553nC。您可以看到 RGS 电流主导了所需的电荷、因为器件的 Qg 为100nC。

Cboot=Qtotal/deltaVboot=553nC/0.5V=1.1uF

我建议将 Cboot 设置为1uF 至2.2uF、可能需要将 R33更改为10k 欧姆以获得更大的裕度。

当 Cboot 为1至2.2uF 时、~24.7uF 的现有 Vdd 电容符合 CVDD 的建议、即为 Cboot 值的10倍。

在放大的范围图中，从第二个到最后一个。 CH1高电平脉冲似乎比通道3开关节点高~10V。剩余的波形看起来是相同的、理想情况下、HO 将与0V 差分的 HS 相同。最后一幅图没有清楚这种情况、或者您能否解释最后一幅迹线信号、如果这是预期的操作？

在布局图中：大多数元件放置方式和布线长度看起来都不错。我有几点意见。 LI 输入的走线看起来非常接近 LO 输出和 HS/HO 输出。从高压和 dV/dt 走线到 LI 输入可能会有一些噪声耦合。将 HI 和 LI 布线尽可能远离驱动器输出。不清楚连接低侧功率器件发射极连接的驱动器接地参考路径被路由在何处。确保到栅极以及从发射极返回到驱动器接地的驱动器电流路径长度不长。

自从您驱动 IGBT 以来、您是否已经使用15V 等更高的驱动电压进行了测试、以了解这是否会改善运行？

如果您有更多问题或疑虑、请回复此帖子。如果我们解决了问题、请在主题上确认。

此致、

Richard Herring

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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海
非常感谢您的支持。目前、我们使用建议的值进行测试。实际上、我的系统的目标是驱动电压范围为300V 或更高的电压、以产生额定 rms 为230V 的交流电。您看到的波形是在200V 的直流电压下获得的。实际上、我碰巧更喜欢这一点、主要是因为我发现高侧 IGBT 出现异常温升、导致我对栅极信号产生怀疑。实际上、我最主要的疑问是、我应该将高侧信号探测到 IGBT 的源极或输入的接地端。我发现了一个干净的波形来探测和振铃波形、如图 wrt 到公共 GND。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2533300 points

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您好 Amal、
需要检查的有意义的信号是相对于 IGBT 发射极的栅极驱动信号、尤其是在高侧驱动上、因为该驱动信号以传动系开关节点为基准。高侧驱动相对于接地的振铃可能是动力总成开关节点上的振铃、仍然可能表示来自高侧栅极驱动和高侧驱动器的 HS 引脚的0V 电势。

请告诉我们这是否能解决您的问题、或者您可以询问有关此帖子的其他信息。

此致、
Richard Herring

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