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[参考译文] UCC21710-Q1:UCC21710-Q1:

Guru**** 2382600 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21710, UCC21750, UCC21710-Q1
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/798930/ucc21710-q1-ucc21710-q1

器件型号:UCC21710-Q1
主题中讨论的其他器件:UCC21710UCC21750

 您好!

我们希望 在100kW EV 电池充电器中使用 UCC21750或 UCC21710-Q1来驱动 SiC MOSFET。  我们需要18A 的峰值电流要求(拉电流/灌电流)、在100kHz 的开关频率下、上升和下降时间小于50ns。   UCC21750/UCC21710无法提供这么大的峰值电流。 为了完成此  任务、我们希望使用外部 P 沟道或 N 沟道 MOSFET。 我们需要在 MOSFET 过流情况下进行软关断。 当 使用外部 MOSFET 缓冲器进行栅极驱动时、请建议如何使用这些 IC 来获得软关断功能。

谢谢、此致、

Raju Baddipadige

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    您好、Raju、

    BJT 缓冲器可与 UCC21750和 UCC21710-Q1搭配使用、以提高电流驱动强度、从而满足您的开关要求。 如下图所示、可通过添加一个与 VEE 串联的电容器和电阻器来实现 STO 功能。

    电容器 C_STO 基于以下公式得出:C_STO =(I*TOFF)/(VDD-VEE)。 其中 I 是 UCC217xx 的 STO 电流、TOFF 是所需的 STO 时间、VDD 和 VEE 是电源电压。 存在 R_STO 以限制正常关断期间的电流、其中 R_STO >(VDD-VEE)/10。

    此致、

    Audrey

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    您好、Audrey、

    我们希望使用外部 MOSFET 缓冲器来满足更短的上升和下降时间。 在异常情况下,我们需要软关断功能。 请向我建议如何使用此驱动程序来满足上述要求。
    如果任何晶体管(PNP 和 NPN)都满足这些较短的上升和下降持续时间、请也提供建议。

    Raju、
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    您好、Raju、

    我们尚未使用 MOSFET 缓冲器对此器件进行评估、但我想此实现方式与 BJT 缓冲器类似。 但是、使用 MOSFET 缓冲器将改变信号的极性、因此您还需要使用逻辑反相器。 SiC MOSFET 的上升/下降时间取决于电流电平、而不是 BJT 或 MOSFET 的开关速度。 NPN 和 PNP 晶体管 PHPT60410NYX 和 PHPT60410PYX 的电流高达20A。 我们可以在您了解 SiC MOSFET 的情况下提供进一步的建议。 您可以共享器件型号吗? 此外、您的栅极电源电压、VDD 和 VEE 以及栅极电阻是多少?

    此致、
    Audrey
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    尊敬的 Audrey:
    感谢您的回复。
    我们使用 Cree 的共300m17bm2、1700V、300A SiC MOSFET。 我们具有 Vdd=20V、Ve=-5V、Rgon = Rgoff=2 Ω。 借助 MOSFET 缓冲器,我们无法使用此 UCC217xx 实现软关断,因为我们需要控制 N 通道 MOSFET 的栅极电压(缓冲器),以便在过流期间控制主功率 MOSFET 的栅极电压。 一种可能的解决方案是实现软关断,使外部 PNP 晶体管通过串联电阻连接到 GATE 和 Vee 之间。 它将由 OUTL 驱动。 正常运行期间、功率 MOSFET 将由 MOSFET 缓冲器驱动。

    谢谢、此致、
    Raju
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    您好、Audrey、
    另请建议在检测到过流时如何将 MOSFET 缓冲器置于高阻抗状态。

    谢谢、此致、
    Raju
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    您好、Raju、

    感谢您提供更多信息。 正如我在上面的电路中所示、您可以使用 R-C 电路实现软关断、并使用 BJT 缓冲器实现所需的高电流驱动。 根据您的规格、您需要20A 电流驱动来实现 SiC MOSFET 的50ns 开关。 根据驱动电压(+25V、-5V)、您应该使用1.1欧姆的最大栅极电阻来实现18A 驱动。 我之前提到的 NPN 和 PNP 晶体管的额定电流均为20A、因此它应提供您所需的电流驱动能力。 请参阅此 e2e 帖子 、在使用电流缓冲器时、该帖子会更详细地介绍 STO 设计。

    此致、

    Audrey

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    尊敬的 Audrey:

    感谢您的回复。 使用前文中提到的以下晶体管时、我对功率 MOSFET 的上升和下降时间几乎没有疑问

     对于 NPN BJT、 开关转换的规格 为

    对于 PNP 晶体管、开关转换的规格 为

     当 IC=5A、IB=250mA 时、NPN 和 PNP 晶体管的上升时间分别为130ns 和105ns。  

    我对此有一些疑问、

    1.在这些规格下 ,我能否满足低于50ns 的功率 MOSFET 上升和下降时间要求。(NPN 上升时间、130ns 和 PNP 105ns)

    2. 在功率 MOSFET 导通期间,栅极电压和驱动器输出电压之间的最初差异 将会更高,晶体管基极也会更高。  随着时间的推移、驱动器输出电压和功率 MOSFET 栅极电压之间的差异 会减小、从而降低基极电流。    晶体管缓冲器的基极电流将减小 、从而进一步增加功率 MOSFET 的上升和下降时间。

    3.在 IC=5A 时给出了上升时间,如果我们将这些晶体管驱动到更高的 IC (20A), 功率 MOSFET 的上升和下降时间是否会进一步增加?

    谢谢、此致、

    Raju Baddipadige

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    您好、Raju、

    不幸的是、您插入的规格并未显示给我。 但是、我仍然可以回答您的问题。

    功率 MOSFET 的上升和下降时间取决于电流驱动。 NPN/PNP 的上升/下降时间将主要影响从输入到输出的传播延迟。

    2.这在驱动程序应用中是正常的。 BJT 缓冲器的用途是增加峰值电流,进而增加 MOSFET 整个转换过程中的电流驱动。 峰值栅极电流发生在功率 MOSFET 从低电平状态转换到阈值电压期间、之后栅极电流减小、如下面 I 所附的理想导通波形所示。 如前所述,栅极电流逐渐减小,而 MOSFET 栅极的电压则增加。 在平坦区域、栅极电流是恒定的。 一旦驱动电压等于 VGS、则不再施加栅极电流。 如图所示、MOSFET 的电压和电流转换(即开关损耗)发生在第2和第3个间隔内。 与栅极驱动器 IC 相比,缓冲器增加的驱动强度可通过在整个过程中提供更高的驱动电流来降低开关损耗。

    有关更多详细信息,请查看“MOSFET 和 IGBT 栅极驱动器电路基础知识”。 它还包含有关 BJT 缓冲器电路的部分。

    3.它可能会进一步增加传播延迟,但我需要更详细地加以研究。

    此致、

    Audrey

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    尊敬的 Audrey:

    感谢您的回复。 使用 MOSFET 缓冲器而不是晶体管缓冲器有哪些优势? 我有一个印象、使用晶体管缓冲器会发生以下情况、

    我们无法将功率 MOSFET 栅极驱动到电源轨。
    2.功率 MOSFET 的导通和关断速度受到限制,原因是与 MOSFET 缓冲器相比,BJT 缓冲器的开关转换速度较慢。
    通常情况下、BJT 的关断(TF+TD、OFF)时间比导通(tr+TD、ON)时间更长、NPN 和 PNP 晶体管之间可能会发生击穿、这会增加缓冲器的功率损耗。 这可能需要更大的电源垫/散热器和更高的偏置电源功率。
    4、即使我们使用分离输出 BJT 缓冲器、结果也会与案例3相同、但不太严重。

    谢谢、此致、
    Raju Baddipadige
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    您好、Raju、

    我再看一下您正在驱动的功率器件、内部栅极电阻为3.7欧姆。 使用推荐的驱动电压、您只能实现6.7A 的峰值驱动强度。 使用缓冲器电路不会改变您能够实现的最大峰值电流。 UCC21710-Q1提供高于6.7A (10A)的电流、因此无需外部缓冲器。

    此致、
    Audrey
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    尊敬的 Audrey:

    感谢您的回复并提醒我们内部栅极电阻为3.4欧姆。 前天、我在一个故障模块中观察到、有12个芯片并联以满足电流要求、每个芯片都有20欧姆的栅极电阻。 数据表中也有这种情况、但我没有仔细阅读。 但在一个应用中、我们需要驱动2个并联的 SiC MOSFET (相同的器件型号)。 在此类应用中、我们提供了隔离器、CPLD (用于软关断、输入信号鉴定、欠压锁定、米勒钳位、栅极电压故障、 甚至在开关期间监视 VCE 轨迹,通过测量热侧辅助和功率发射极之间的电压来监视器件的 di/dt。 但这种解决方案成本高昂。 请告诉我、未来是否有任何具有外部 MOSFET 潜水和软关断功能的产品(如 ACPL339)(这有一个问题、即负电源上的欠压锁定大于6.5V。 但在我的应用中、建议的最大负栅极电压为-5V)。

    谢谢、此致、
    Raju Baddipadige
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    您好、Raju、

    我们的 UCC217xx 系列器件和 ISO5x5x 器件均通过软关断和 UVLO 进行隔离。 两个器件均兼容在 VEE 轨上具有-5V 电压。 请查看他们的数据表、如果您对这些器件有其他技术问题、请告知我们。

    此致、

    Audrey