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[参考译文] UCC21732-Q1:欠压和 DESAT 故障错误触发

Guru**** 2382470 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21732
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/835967/ucc21732-q1-undervoltage-and-desat-fault-false-triggers

器件型号:UCC21732-Q1
主题中讨论的其他器件:UCC21732

尊敬的 TI 团队:

我们有一个新的乘用车电机驱动项目、我们在该项目中尝试使用 UCC21732简化我们的现有栅极驱动器设计。 我们构建了电路板、并将其用于 FF600R12ME4C 模块(半桥)、仅用于测试。

除了偶尔的 UVLO 和去饱和跳闸外、三个电路板组合在一起可旋转电机、现在运转良好(未经过完全测试)。


我们缩小了问题范围、我们可以可靠地重现问题。 下面的通道:

PS 电压为+16V、-4.7V。 PWM 输入端是 Rigol DG1022信号发生器。 我们可以切换 HS 或 LS 或两个 IGBT、同样的问题。

范围屏幕截图:

 

通道1黄色:PWM 输入
CH2蓝色:IGBT 栅极(E 和 G 之间的差分探针)

在脉冲较窄、宽度约为300ns 的情况下、会发生 UVLO 故障。 如数据表所示、IGBT 在5us 后关闭(VDD UVLO 关闭延迟至输出低电平)。 根据 DS、IGBT 在0.8ms 后重新导通。

如果进一步减小脉冲宽度、则会产生去饱和故障。 UVLO 和去饱和故障仅在高占空比(>99.4%@20kHz)下发生。 我们无法重现低占空比问题(当信号在短时间内变为高电平时)。

E 和 C 之间的短路以旁路去饱和-无变化。 引脚2-3之间短路-不变。

PWM 频率也无关紧要、只是脉冲宽度。

放大的图片:

通道1黄色:PWM 输入
CH2蓝色:IGBT 栅极

当 IGBT 没有足够的时间完全关断时、似乎会发生这种情况。 栅极电压仅降至4V。

PS 电压以下两张图片:

CH1黄色:驱动器引脚3和5 (COM 和 VDD)之间的电压
CH2蓝色:IGBT 栅极

CH1黄色:驱动器引脚3和8之间的电压(COM 和 VEE)
CH2蓝色:IGBT 栅极

PS 电压看起来足够稳定、具有足够的裕度、不会触发 UVLO 电平。

我们可能会在栅极上产生10nF 箔帽而不是 IGBT、脉冲小于200ns 的问题、因此我的一些 同事担心短脉冲上的噪声可能是问题的根源。

因此、我们移除了 IGBT 并在栅极上放置10uF 电容。 理论上、这应该足够慢以消除短脉冲。 我们需要修改 PS (放置大量电容器)才能使其正常工作。 PWM 频率设置为100Hz。 DESAT SENSE 短接。

正常工作(PWM 脉冲宽度>18us):

通道1黄色:PWM 输入
CH2蓝色:10uF 电容(差分探针靠近栅极电阻器)

故障(PWM 脉冲宽度<= 18us):

通道1黄色:PWM 输入
CH2蓝色:10uF 电容

当栅极电压不能降至4V 以下时、会触发 UVLO 故障。 如果我们进一步减小脉冲宽度、则会将故障锁存输出进一步降低至-4.7V。

如果需要、我们可以提供更多详细信息、请告知。


此致、
Zoran Halić í a

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    您好、Zoran、

    非常感谢您的帖子以及包含许多波形。 我将详细介绍这些内容以及原理图。

    首先、我注意到 Q1是一个 P 沟道 MOSFET、但它需要是一个 N 沟道 MOSFET。 您能不能更改它、看看它是否改进了您的设置。

    此致、

    Audrey

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    您好、Audrey、

    感谢你的答复。 您是对的、有源钳位不起作用、因此我们完全禁用了它。 所有波形都没有有源钳位。

    我们注意到、在有源钳位引脚上方的波形中、它不会改变其状态。 栅极电压需要降至-2V 以下才能触发、因此我们在解决该问题之前就不会对此进行打扰。 仍然、我们将在启用钳位的情况下重新测试、以检查是否存在任何差异。

    此致、

    Zoran Halić í a

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    您好、Zoran、

    您是否还会监控 RDY 和 nFLT 引脚以显示触发哪个故障? 我还想查看这些、以确定输出实际变为低电平的故障。  

    此外、根据我的计算、DESAT 电路消隐时间小于100ns、这对于 IGBT 而言非常短。 通过将 C22增加到220pF 和/或降低 R32的值、您将受益。

    此致、

    Audrey

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    您好、Audrey、

    有源钳位现在可以工作。

    无有源钳位:

    CH1黄色:IGBT 门
    CH2青色: PWM 输入

    带钳位:

    CH1黄色:IGBT 门
    CH2青色: PWM 输入

    但故障行为仍然相同。

    我们确实在监控进入 MCU 的故障信号。

    第1张图片:正常行为
    第二张图片:RDY 开始出现时增加了占空比
    第3张图片:进一步增加直流电、直至 nFLT

    CH1黄色:IGBT 门
    CH2青色: PWM
    CH3品红色:RDY
    CH4蓝色:nFLT

    上面的波形为 C22=1nF、改变电容器不会产生任何影响。

    此致、
    Zoran Halić í a

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    您好、Zoran:

    非常感谢您提出这个问题。 正确的方法是、问题是关断脉冲不够长、无法关断 IGBT 模块。 我们改进了设计、现在在最终的在线量产器件中、您将不再看到此问题。 对于大型 IGBT 模块 FF600R12ME4C、正常开关期间的等效 Ciss 约为150nF。 当 rg_int=1.2欧姆且 rg_ext=2.3oh 时、完全关断 IGBT 的最小脉冲宽度应高于800ns。 脉宽为300ns 时、IGBT 无法完全关闭。 在最终生产器件中、负载完全关闭后、驱动器将从关闭状态切换到打开状态。 如果输入一个短关断脉冲、驱动器将扩展该脉冲、直到负载完全放电、然后开启。

    我还注意到 CLMPE MOSFET 的栅极电阻为100欧姆、这会限制 CLMPE 引脚的驱动强度。 您可以在此处改用2欧姆电阻器。

    谢谢、此致、

    Susan

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    您好 Susan、

    我们在 SW 中钳制短脉冲、一切都很正常。 很高兴知道它也是在硬件中修复的。

    感谢你们的支持、详细的解释和很好的建议、你们太棒了。 ;-)

    此致、
    Zoran Halić í a