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[参考译文] LMG1205:电源管理论坛

Guru**** 2380700 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG1205
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/854343/lmg1205-power-management-forum

器件型号:LMG1205

大家好、

我目前正在使用 GaN 器件和 LMG1205研发1kW 的 BLDC 驱动器、而在这方面、我遇到了某些问题、希望您能帮我解决这个问题。

输入电压即 Vd=12v、Vdd =5V、单相570欧姆上的负载电阻、输入频率10kHz @50%占空比。正如预期的那样、HOH/HOL 也应以相同的输入频率导通和关闭、但 GATE (HOH/HOL)在只有38%时才会关闭、为什么? (供您参考,我在下面附上了波形)。

LMG1205在低于10kHz 频率时也会出现意外结果?下图中的振铃为占空比的50%、即静息半部分始终较低。   

供参考的自举电容为0.1uf。

谢谢、此致。

 

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    您好、Rahul、  

    感谢您深入了解 lmg1205、很遗憾听到有关此问题的消息。

    您能否共享原理图的1205和 FET 部分?  

    对于 P1、蓝色波形是什么? 在50V 时?

    对于 VSS、您可以拍摄1205 HI、LI、HO、LO 的示波器镜头吗?

    此外、您能否确保 VDD 和 HB-HS 电容器电源在运行期间为5V、并且不会降至 UVLO 以下?

    这是什么应用? 使用 GaN 时、开关频率如何如此低?

    谢谢、

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    嗨、Jeff、

    感谢您深入了解这一点、

    下面随附了我们正在研究的原理图。

    e2e.ti.com/.../DRIVER_5F00_1.0.pdf

    对于 P1、蓝色波形是 HI 的输入、它实际上是5V、但放大了10倍、并且 LI 引脚也接地/VSS。

    抱歉,实际上我忘记了贴附门脉冲的图像,但这里是。(黄色-> HS &蓝色-> HO /门在高侧)测量时,LO 始终为0v。

    是的、我们已经确保 VDD 电源始终为5V、并且 HB-HS 电容器的电压大约为4V、我想这已经足够正确了。

    我完全同意您的观点,当我们谈论 GaN 器件时,频率相当低,因为它的性能要高得多,但目前我们正处于测试阶段,所以我们决定以较低的频率检查,然后再进行较高的频率检查。此外,我们正在研究 BLDC 这是一个三相 BLDC 驱动器。

    希望,这会有所帮助。

    谢谢、此致

    Rahul   

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    您好、Rahul、

    感谢您的更新、

    Ho-HS 栅极电压波形看起来为3V (5V/div 范围)。 在这种低频操作中、HB-HS 电容器似乎未保持充电状态、通常在低频开关中、需要使用浮动电源来保持 HB-HS 电容器充电。 如果低侧 FET 在 HO 超时期间将开关节点拉至接地、HB-HS 电容器可通过内部1205自举二极管进行充电。 但是、如果没有 LO 信号将开关节点接地以对自举进行充电、则可能的情况是驱动器达到 UVLO、并且负载 RC 将开关节点放电。

    您能否与 HO、LO、HS 和 HB - HS 分享示波器镜头?

    这应该使我们能够查看 HO 和 LO 是否是互补的、以便可以进行自举充电、并监控高侧驱动电压、以确保它保持在大约3.2V 的 UVLO 电压之上。

    栅极波形看起来越来越像铃声、您能否共享您的布局以确保我们拥有最佳的布局和布线?

    问题是否随空载而变化? 重负载?

    您的最大目标开关频率是多少?

    谢谢、

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    嗨,Jeff,

    你说,如果我错了,就纠正我

    " 在这种低频操作中、HB-HS 电容器似乎没有保持充电状态、通常在低频开关时、需要使用浮动电源来保持 HB-HS 电容器充电。  如果低侧 FET 在 HO 超时期间将开关节点拉至接地、HB-HS 电容器可通过内部1205自举二极管进行充电。 但是、如果没有 LO 信号将开关节点接地以对自举进行充电、则可能的情况是驱动器达到 UVLO、并且负载 RC 将开关节点放电。"

    但是、不要考虑输出、即 HS 通过570欧姆电阻接地、然后在任何时间段(即使在 HO 超时情况下)、那么 HS 如何在任何情况下浮动。

    给我一天时间  、与 HO、LO、HS 和 HB - HS 一起获得示波器射门。

    下面是我们布局的一个相位的图像。

    是的,这种变化随着负载的增加,电压下降。

    目前、我们运行 BLDC 电机的目标是20kHz、我们希望逐渐将其增加到100kHz。  

    谢谢、此致

    Rahul

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    您好、Rahul、

    由于进行了更新、由于充电路径中有500欧姆的大电阻器、自举可能没有变化以完全补充。 该电阻器是否可能低于50欧姆、或者是否会出现过多的功率损耗? 如果只需几纳秒时间来补充引导、您是否能够打开低侧?

    当 HO 打开时、开关节点上的电压变为高电平、因此高侧驱动器需要相对于开关节点来驱动来自源极的栅极、从而使其相对于0V 硬接地浮动。

    100kHz 电机高频率是为了减少电机扭矩纹波以提高效率? 并减小磁性元件/尺寸?

    请参阅随附的布局审核、如果您有任何问题、请告诉我。 e2e.ti.com/.../e2e-layout-review-100khz-GaN-motor.pdf

    谢谢、

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    嗨、Jeff、

    根据您的建议、我们在10欧姆负载下进行了新的测试 、这次我们还将漏源电压降低至5V。

    我想这次我们开始得到50%占空比的输出栅极、但 仍然存在各种疑问。下图如下所示:-

    当频率为11kHz 且 Rload 为10欧姆时,HS->VSS 以及 HS->VSS 图解。

    当频率为12kHz 且 Rload 为10欧姆时,HS->VSS 以及 HS->VSS 图解。

    当频率为13kHz 且 Rload 为10欧姆时,HS->VSS 以及 HS->VSS 图解

    当频率为14kHz 且 Rload 为10欧姆时,HS->VSS 以及 HS->VSS 图解。

    我们没有得到这种行为,因为与充电的脉冲振相比,电容器充电也很低,那么为什么它放电,而且一旦它放电,它在 b/w 脉冲中充电,这不是完全的,如果你能帮助的话 在这里,它将会很棒。

    此外,关于您对布局的建议:-

     关于栅极电阻器,我理解了它,并将减小它。

    关于 HS 连接、这只是顶层、您可以看到、底层完全保持平坦、因此仅保留过孔盖上的过孔。

    3.关于通孔,当我们完成所有测试时,这些只是临时测试用途的引脚,但如果您可以建议改进,我们肯定会喜欢这样做。

    谢谢、此致

    Rahul   

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    您好、Rahul、

    感谢您的更新、因为更改负载并不会使情况更糟、因此您的布局可能非常好、并且可能不会导致问题。

    这个问题似乎与频率有关、我们知道 HB-HS 电压不会再充电、也不会降至 UVLO 以下。 我们尝试提供一个更好的自举充电路径、但导通时间很长、以至于开关节点上的负载消耗 HB-HS 电容器的时间超过了它可以充电的时间。 我建议将负载保持在500欧姆、但添加更多 HB-HS 电容器以支持更长的导通时间。 由于 HB-HS 增加、经验法则是 VDD 电容也应增加10倍。 在 HB-HS 和1uF - 10uF 至 VDD 之间添加额外的470nF 或1uF 电容器后、请尝试相同的测试(遵循10x 经验法则)。 如果您对此问题的可能解决方案有任何疑问、请告诉我、如果这对问题有帮助、请告诉我。

    谢谢、

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    嗨、Jeff、

    很抱歉耽误你的时间、

    但是如果我错了、那么 LMG1205的数据表清楚地说明了一个计算 HB-HS 电容器电容的公式、如果我使用它、那么0.1uf 是绝对正确的、那么可以帮助我了解为什么需要这个更高的电容器值。

    谢谢、

    Rahul

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    您好、Rahul、

    感谢您的更新、

    我们需要额外电容的原因似乎是开关节点上有一个负载或电阻接地、在导通期间从该电容中消耗电荷。

    我们可以找到一种更频繁地补充自举的方法、也可以找到一种方法来通过增大电容来使开关高侧 FET 在整个导通时间内保持导通状态、从而进一步补充。

    如果您有任何疑问、请告诉我。

    谢谢、

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    您好、

    那么、如何计算特定电容的最小负载/电阻、假设为0.1uf、因为在我们的案例中、充电时间远高于非政治理论计算的充电时间、但它不起作用。

    提前感谢

    Rahul。

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    您好、Rahul、

    HS 上的任何额外负载都会在 HO 导通期间以 RC 时间常数为基准耗尽 HB-HS 电容器。 当 HO 打开时、它会为 HO 栅极充电、但是由于 HS 上有负载、HB-HS 电容器会漏电到接地。 所需的电容大小取决于此泄漏量以及泄漏期间发生的占空比。 HO 导通期间、从自举电容器中移除了多少额外电荷? 由于 Q=C*V、因此抵消漏电所需的最小额外电容为 Q/5V。

    查看以下应用手册、了解有关此自举电容计算的帮助信息。 如果您对此有任何疑问、请告诉我。

    谢谢、