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[参考译文] UCC21520:栅极驱动信号缺失或延迟

Guru**** 2553450 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21520, UCC21540

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/769201/ucc21520-missing-or-delayed-gate-drive-signal

器件型号:UCC21520
主题中讨论的其他器件: UCC21540

尊敬的所有人:

我使用 UCC21520驱动4个并联 SiC 二极管的 Infineon IPD60R180C7 MOSFET 的全桥配置、请参阅下面的原理图。

桥的另一半是相应设计的。 上面的 schameic 中未显示支持+400V 电压轨的低阻抗薄膜电容器。

电桥应使用2MHz 脉冲序列驱动小于1uH 的(阻抗匹配)线圈、以产生磁场。 电桥电压(=线圈驱动电压)应在200...800Vpp 范围内。

我遇到了一个奇怪的问题:

当我从特定电压开始在"+400V"电源轨上升高电压时、最后一个脉冲将在稍后开始触发或完全丢失。 这种情况已经发生在电源电压约为 55V、对连接到电桥的负载进行去尖峰处理。 当未连接负载时、缺失的脉冲已从50V 开始。在连接线圈的情况下、为55...60V。使用负载电阻器时、我会得到类似的结果。

请查看下面的示波器屏幕截图、其中描述了脉冲序列中最后一个脉冲缺失的情况。 在第一张图片中、脉冲看起来正常。

但是、随着电压的增加、最后一个脉冲(至少一个半桥)将丢失:

您可以看到、存在一些振铃。 我的布局可能不是最好的、因为驱动器和 MOSFET 之间的距离是可以的。 20...25mm、但我考虑了 TI 的所有布局示例。 栅极电阻器靠近栅极。 丢失的脉冲从一个半桥开始、另一个半桥的电压也在增加。

我还尝试在栅极插入铁氧体磁珠、但栅极的振铃变得更糟。 如果没有缓冲器网络、振铃也会变得更糟。

UCC21520输入端的信号看起来不错。 当然、存在一些噪声、但它远低于1 Vpp。

我不知道振铃的确切来源以及脉冲为什么会延迟。

你有什么想法吗?

非常感谢。

此致

Bene

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    尊敬的 Bene:

    我看到两个可能的根本原因:

    1. 随着电源电压的增加、驱动器的 CMTI 额定值可能会超过。 检查开关节点上的压摆率、并确保其小于100V/ns。 使用小测量环路。 如果 dv/dt 超过保证额定值、您可能需要考虑具有较高平均 CMTI 额定值的驱动器、例如 UCC21540。
    2. 由于内部稳压器因脉冲快速重复而不稳定、UCC21520可能无法足够快地驱动该脉冲序列。 我们过去在一些快速脉冲序列中看到过这种行为:随着总线电压的增加、由于米勒效应的增加、输出电流也会增加、这会导致内部稳压器振荡和不稳定。 请参阅 此 E2E 主题 以了解更多信息和一些建议。

    此致、

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    尊敬的 Derek:

    感谢您对此问题的评估。

    由于振铃、开关节点上的压摆率接近100V/ns、通过 Tip & Barrel 进行测量。 但是、即使我使用更高的栅极电阻器值、问题仍然存在、从而将压摆率降低到安全水平。

    第二点似乎击中头部的钉子。 我也可以观察到您在电路中链接的线程中提到的每个问题。 与栅极驱动器的电源电压相关:较低的电压确实允许在不稳定情况发生之前使用较高的电桥电压。 此外、当以较长的脉冲宽度驱动该电路时、该电路在400V 全桥电源电压下工作良好。

    总之、UCC21520似乎不适合我的应用。 我不得不说、在本例中、数据表的质量通常非常好、我对此有点失望。 这个问题似乎至少已有一年的时间了、但我在数据表中没有发现任何提及。 该器件的所有工作参数(至少是我能够以足够高的精度测量的参数)似乎都在其最大限制范围内。

    此致

    Bene