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[参考译文] UCC27211:UCC27211在 Idling 期间变热、将15V 电源轨拉至低电平。

Guru**** 2382630 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27211
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/868736/ucc27211-ucc27211-getting-hot-while-idling-pulling-15v-rail-low

器件型号:UCC27211

我使用 UCC27211来驱动三相电机控制器中的半桥。 我在之前的设计版本中遇到了 UCC27211发热问题。 我重新制造电路板是因为我看到 HO 引脚上的振铃、主要是因为驱动器距离 FET 大约3英寸。 新电路板将驱动器放置在距离 FET 栅极~400mil 的位置。

在首次测试时、我们认为我们有一些击穿、并开始测试以进行验证。 我们从电路板上断开了较高的电压并仅为逻辑供电。

在首次上电时、一切看起来都很好。 我们测试了驱动电压、查看了输入信号。 我们发现、经过大约10分钟的测试后、15V 电源轨的读数约为5V、UCC27211驱动器发热。 同样、我们的电机电源电压为0、仅逻辑电源打开。 因此、FET 仅看到 GND 和 VG、如果有的话。 我应该注意的是、15V 电源的额定电流高达1安培。  

自举电容是根据 FET 的 Qcg 计算的、稍后在意识到 Q1的 Vgs 不足以将 FET 从线性区域推出并达到饱和时进行微调。 工作频率为32kHz。  

有人能不能弄清楚一点吗?

 

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    大家好、Anthony、

    我支持此设备的同事休假了。  

    需要检查的几个方面:确保输入和输出侧之间没有接地反弹,确保 HS 引脚未被拉至接地以下,并确保 MOSFET 在 MHz 范围内没有振荡。 您将需要一个快速范围来查看这些行为。

    您还可以尝试添加栅极电阻器、这可能有助于平息振荡。

    如果您可以发布您的布局、这将有助于 Richard 下周回来。

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    您好、Don、  

    感谢您回来。 我将检查是否有接地反弹,但我不确定如果没有电流过 FET 会怎样... HS 引脚不能拉至接地以下-请记住、电机功率网为0V 时、我的问题产生了。 我将尝试检查 MOSFET 中是否存在振荡、但在过渡期间、我将尝试添加栅极电阻器- 2.1欧姆应该足够了。  

    一个相位的布局如下所示-它们都是相同的。 请记住、为了清晰起见、已从该视图中移除了电源平面和接地平面。 这是一个8层电路板、顶层是电源、层是接地交替的、但仅在存在 MOS 的地方。  

    在 MOTOR_POWER 网络上没有电源的情况下、这是否会导致驱动器发热? 我不确定电荷泵的工作原理、但我可以假设(此时)没有电力驱动会导致驱动器过热、因为驱动器在 HS 处于0V 时尝试为 CB 充电。 有什么想法?

     

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    你们还在那里吗?

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    您好、Anthony、

    感谢您的耐心等待。 正如 Don 提到的、我们的应用工程师 Richard 正在度假。

    我是一名系统工程师、将尽力为您提供帮助。

    如果您仍然观察到15V 偏置电压已降压至5V、则表示15V 电压轨上存在错误。 它可以是驱动程序、也可以是任何其他设备。 您是否更换过 UCC27211? 您是否更换过 MOSFET? 您是否在没有栅极驱动器 IC 的情况下检查了15V 偏置电源? 即使 UCC27211的输入保持在低电平、15V 压降是否也会下降? 您是否有一些要分享的波形?

    多个电路板会发生这种情况吗? 如果是这样,则是一个系统性问题。 如果仅在该板上发生这种情况、则我们可以将问题与该板隔离。

    将电源总线电压设置为0V 不会影响栅极驱动器的性能。 从原理图和布局中、似乎没有任何迹象表明15V 偏置电源应该下降。 快速计算表明  、考虑到15V 偏置电压、211nC 的总栅极电荷和35kHz 的开关频率、驱动器 IC 中的开关损耗将约为0.25W。 这种大功率耗散不应导致过热或偏置轨压降。

    尝试从栅极驱动器的每个引脚到栅极驱动器的接地端(例如 VSS)进行欧姆测量(当然不应供电)。 它们都应具有相对较高的阻抗。 还对 MOSFET 栅源极和漏源极进行欧姆测量。

    我还建议您移除 MOSFET、然后查看15V 电压轨、栅极驱动器输入、 栅极驱动器输出和栅极驱动器外壳温度(这将通过加电测试进行、但只有15V 电压轨和栅极驱动器的输入)。 如果以某种方式使 MOSFET 栅源极为低阻抗、那么该低阻抗将表现为栅极驱动器上的负载、这可能导致偏置电压下降以及栅极驱动器 IC 发热。

    我将逐一进行所有这些测量 、并且可能会多次更换栅极驱动器 IC、因为电路板上可能存在一条低阻抗路径、并且驱动器 IC 每次通电时都会损坏。

    请告诉我这些测试是如何进行的。

    此致、

    Ritesh

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    Ritesh、

    感谢您回来。 对于启动器、移除这些 FET ... 如果不是不可能、那就很难。 这是一个8层、4盎司铜板、移除 FET 需要一段时间、因为热质量令人难以置信。  

    至于电源故障、我们在2个单独的电路板上看到了它(这就是我们加电的全部)、在相同的条件下- MOSFET 电压= 0。 如果系统已完全通电、芯片似乎会无限期地正常工作-我们将它们保持在这样的状态已超过一个小时。  

    15V 电源正常、我更换了 FET 驱动器、拾取的电压最高可达15.2V。 导致短路。 我们只有示波器探针连接到电路板... 这是一个1安培电源、因此必须存在硬短路。 我已经检查了电路板上的低阻抗路径、没有。  

    我将不断检查 FET。 我们有一个板在某个点具有击穿功能、我不确定原因、但它在该相位上弹出了 FET。 我怀疑是因为我的自举电容器值太高。 在之前的电路板上、由于栅极驱动器距离很远、并且有一点振铃、因此它在自举值加倍时工作正常、并且出于某种原因(不确定、只能推测)、较高的自举值减轻了这种情况。 在该板的当前版本上、我返回到我的计算值324nF (330nF)。 降低自举值似乎可以解决死区时间问题、但它已将高侧的栅极电压降低至13V。 这对我来说不是问题、因为超过11V 的任何电压都会使 FET 保持饱和。  

    还有什么想法吗?

    Tony

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    您好 Tony、

    感谢您的更新。 正如您最近对330nF 启动电容进行的测试和配置所示、驱动器影响15V 偏置的问题会得到解决。

    关于更大自举电容的可能折衷、需要考虑一些因素。 当低侧 FET 导通且驱动器 HS 引脚切换至接地时、自举电容器充电。 如果低侧驱动器上的脉冲宽度较窄且自举电容较高、则启动电容器可能没有足够的时间在初始脉冲上从0V 完全充电。

    如果您在动力总成上看到击穿、请确认驱动器 LI 或 HI 输入上没有任何可能导致误触发的噪声尖峰。 由于您运行的是低频电机驱动、因此您可能能够承受在驱动器输入上使用一些小型 R/C 滤波器来降低电压尖峰或振铃(如果存在问题)。 50欧姆和100pF 电容器 是良好的初始值、对延迟影响很小。

    此致、