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[参考译文] ISO5451-Q1:顶部栅极信号上的噪声问题

Guru**** 1956050 points
Other Parts Discussed in Thread: TMS320F280049, ISO5451, ISO5851
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/866185/iso5451-q1-noise-issue-on-top-gate-signal

器件型号:ISO5451-Q1
主题中讨论的其他器件:ISO5451TMS320F280049ISO5851

我有以下内容:

  • 4开关三相交错双向降压/升压转换器(  有关设置图、请参阅 TMS320F280049:CMPSS 查询以实现4开关三相交错双向降压/升压转换器 POST 的峰值电流模式控制)
  • 总共2块板:控制器板和电源板
  • 12个栅极信号
  • 控制器板上有12个 ISO5451栅极驱动器
  • 电源 板上的12个 IXYS IXDD609缓冲器
  • 所有12个栅极驱动器电路在原理图上都是相同的
  • 栅极信号连接通过控制器板与电源板之间的非理想长迹线进行连接
  • 开关频率为70kHz
  • ISO5451的所有栅极信号均使用 TMS320F280049的 PWM 模块生成
  • TMS320F280049的工作时钟频率为100MHz
  • 这些测试是在电感器不存在且电桥上没有电源电压的情况下完成的
  • DESAT 保护和米勒钳位是电路的一部分并永久启用
  • 每个 MOSFET 的栅极电容为22nF
  • 0至15V 栅极信号

在12个栅极驱动器中、有一个显示以下特性的问题导致击穿。

绿色是顶部栅极信号

粉色是底部栅极信号

我感到困惑的是、当底部栅极为高电平时、为什么我在顶部栅极上观察到零星的33.33MHz 振荡。 这仅发生在12个栅极驱动器中的一个上。 我还绕过了具有相同结果的缓冲器。

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    您好、Tony、

    感谢您的详细博文。 如果您将下栅极信号保持在低电平并仅切换高侧、您是否仍然观察到相同的误差?

    此致、

    Audrey

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    当我将下栅极信号保持在低电平时、我仍然会观察到相同的误差。

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    您好、Tony、

    感谢您澄清这一点。 您可以共享原理图吗? 此外、如果可能、请记下原理图中的测试条件。

    谢谢、

    Audrey

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    电源板上的缓冲器电路:

    控制器板上的栅极驱动器电路:

    测试条件:

    • 除 uCPhase3_TG1外、所有栅极信号均为低电平
    • 使用 PWM 模块从 TMS320F280049生成栅极信号
    • 栅极驱动器电源通过隔离变压器生成、然后使用 LDO 将其调节为15V
    • MOSFET 内部电阻为4R @ Tj=25°C
    • 电源板和控制器板上都有电源(< 250kHz FS)
    • TMS320F280049以100MHz 运行、目前已启用 CAN 模块(250k)、ADC 模块和 GPIO
    • 如前所述、此电路可用于其他11个栅极驱动器、但没有已知问题

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    您好 Tony、

    感谢您的分享。 您是否进行了 A-B-A 交换? 请将坏芯片替换为与电路板相同位置的已知良好芯片、以查看您是否观察到相同的问题。 此外、将损坏的组件放置在板的已知良好区域、并查看使用坏 IC 时是否仍然可以观察到问题。 如果故障出在 IC、则您可以继续处理客户退货。 如果它不遵循 IC、则您可能会观察到系统问题。  

    此致、

    Audrey

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    Audrey、

    我订购的是 ISO5851、而不是 ISO5451、从我可以看到、ISO5451具有更好的 CMTI。 您能否确认我可以将 ISO5451替换为 ISO5851? 这两个 IC 之间的功能差异是什么?

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    您好、Tony、

    ISO5851具有比 ISO5451更高的 CMTI 和隔离等级。 在功能上是相同的、您可以将 ISO5451替换为 ISO5851。

    您是否能够解决以前的问题?  

    此致、

    Audrey

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    Audrey、

    要提供更新:
    -使用了新的控制器板和新的电源板。 控制器板具有新的 ISO5451栅极驱动器。
    -然后、我将 ISO5451替换为新的 ISO5851、仅在其中一个控制器板上的有问题的栅极驱动器上。
    -已交换控制器/电源板配置。

    在上述所有条件下、第2相的顶部栅极信号上仍然出现噪声。 不存在其他栅极信号。 我想用'ISO5851:ISO5851能否直接替换1ED020I12-F2'中提到的 Infineon 引脚对引脚器件替换 TI 栅极驱动器? 但是、POST 的初级侧电源轨为3.3V、而不是额定5V。

    还有另一篇文章名为"ISO5451:错误的关断信号"、与我观察到的情况类似、它的栅极信号行为也是如此。 该解决方案已脱机。 您能为 TI 提供的解决方案提供建议吗?

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    您好、Tony、

    仍然不清楚是什么导致了这个问题。

    是否只有一个栅极驱动器板存在此问题? 在这种情况下、听起来这种特定的栅极驱动器板(布局、焊接连接等)存在系统问题。 还是在每个栅极驱动器板上发生?

    您是否有可以共享的 VCE 和 IC 测量?

    此致、

    Audrey

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    Audrey、

    为了澄清这一点、DC/DC 转换器由电源板和控制器板组成。 控制器板具有 TI 栅极驱动器、电源板具有 IXYS 缓冲器。 这些部分的原理图在上一篇文章中共享。 我有两个控制器板和两个电源板。 所有控制器/电源板配置上都会出现噪声问题。 噪声仅发生在十二个栅极驱动器中的一个上、即第2相的顶部栅极上。 了解控制器板(或电源板或两者)可能存在与 PCB 布局相关的系统问题、发生未知谐振、ISO5451问题等、我很自然会尝试确定问题的根本原因、因为这会妨碍我进行开发。 测试是在无电源电压的情况下完成的、即保持开路。

    关于'VCE 和 IC 测量'、您是指集电极-发射极电压和集电极电流吗? 正如我在前面的文章中提到的、我将 MOSFET 用于所有开关器件。 请澄清您的陈述。

    请回答我之前的帖子中的问题、并再次列出:

    "还有另一篇标题为"ISO5451:错误的关断信号"的文章、与我观察到的情况类似、它的栅极信号行为也是如此。 该解决方案已脱机。 您能为 TI 提供的解决方案提供建议吗?"

    我提供了一些图片,比较了另一个小组的问题与我的问题之间的相似之处。 绿色波形是两个示波器图像中的栅极信号、但是振铃频率不同。

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    您好、Tony、

    再次感谢您的澄清。 我是说 VDS 和 ID 测量。

    在另一个客户案例中、这种行为似乎仅发生在负载开关期间、并且他们由于高 dv/dt 而遇到耦合问题。 IC 初级侧和次级侧的接地平面不应重叠。 它们使用差分探头测量输入信号、并在输入端发现噪声。 它们最终向 GND 的输入引脚(1nF 和100pF)添加了滤波电容器、并在 IN-至 VCC 上添加了一个上拉电阻器。 但是、由于您看到的问题也是在空载开关期间发生的、因此可能还有另一个原因。

    此控制器板的物理布局与其他控制器板有何不同? 控制器板是否靠近任何其他耦合机制(例如电源变压器)?  

    此致、

    Audrey

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