[参考译文] UCC27211A-Q1：减少纹波

您好、Tejas、

很抱歉、您在使用我们的器件时遇到困难。

您确定这是真实的吗？ 这可能是测量问题。

如需更多信息、请阅读此博客： e2e.ti.com/.../how-you-measure-your-ripple-can-make-you-or-break-you

如果您确认这不是测量问题，请告知我们可以与您一起检查的任何其他事项。

您好、Tejas、

我与 Don 合作支持该器件、并将努力解决您的问题。

我对布局有几个意见。 从 VDD 电容器到驱动 器 VSS 引脚的接地连接具有很长的布线长度。 此连接需要是一条短路/低电感走线、以最大限度地减少走线电感产生的振铃。 您能否将驱动器 IC 的引脚7连接到 IC 右侧附近的接地层。 此外、IC 的 VSS 与低侧 MOSFET 源极之间的连接是一条窄迹线。 连接到引脚6的两个引脚组件是否可以向左移动以允许从引脚7到 MOSFET 源极的更宽走线？

假设最小开关频率为~40kHz、1uF 自举电容值似乎大于必要值、如图所示。 请参阅 UCC27282数据表第8.2.1节、计算 VDD 和自举电容器的大小。 可在以下位置找到链接： http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27282.pdf

当 Qg 为14nC、Δ VHB 为1V 时、假设40kHz 是最小频率、Cboot 只需15nF。 我们始终建议增加裕度以涵盖电容变化和可能跳过的周期、但对于此 MOSFET、47nF 至100nF 应足够。

我对示波器波形和信号名称有一些疑问。 通道1为10V/分频、根据波形、我假设这是接地 HO 输出或接地开关节点(HS)、请确认。 通道2是2V 除法、我认为这是 LI 输入、请进行确认。 500mV/分频时的通道3由于振幅太低而不清、但时序看起来可能是 HI 输入。

为了评论如何减少振铃、我将需要一些有关电源转换器拓扑以及负载输出是否传导连续电流的更多信息(电流纹波始终为正)。 我将假定 这是一个连续电流输出负载、因为在这种情况下、开关节点和 HO 输出上通常会出现较大的电压尖峰和振铃、因为 HO 输出以开关节点为基准。  

如果转换器输出中存在持续电流、低侧 FET 体二极管将在死区时间内传导电流。 当高侧 MOSFET 导通时、体二极管反向恢复时间会在电路寄生中的恢复时间内导致高 di/dt。 当二极管关断时、存储的能量会导致开关节点过冲和振铃。 降低尖峰和振铃的一种常见方法是增加高侧 MOSFET 导通栅极电阻、这将减少开关节点 dV/dt、从而减少电路寄生电感中存储的能量。 由于引线长度较长、TO220 FET 将具有更大的电感。 另一种选择是向开关节点添加缓冲器、从而降低寄生电路的 Q 值、并降低 dV/dt。

请确认这是否解决了您的问题、或者您可以在此主题上发布其他问题。

此致、

Richard Herring

您好、Tejas、
感谢您的更新。 根据所提供的设计信息、建议查看和更改启动电容器值。 不过、我不确定这是否会降低电压尖峰和振铃。
更改/增加高侧 FET 栅极电阻器通常有助于减少开关节点振铃。
在更改为100欧姆之前、您能否评论从驱动器输出到 MOSFET 栅极的电阻原始值？
我需要获得更多信息才能提供进一步的建议。
您能否提供以下示波器图：
理想情况下、使用差分探针测量高侧 Vgs-HS 电压、将 HS (开关节点)接地、将低侧 Vgs 接地。
设置时基以显示一个完整的开关周期、以查看开启和关闭边沿的详细信息。
如果您没有差分探头来测量高侧 Vgs 到 HS 信号：在相同的电压标度和接地基准上测量高侧 Vgs 到接地、在低侧 Vgs 到接地。
对于探头连接：如果您不小心、很容易在探头上引入真正不存在的高频噪声。 在探针上使用短接地导线连接、并将探针接地至靠近驱动器接地基准的公共点。

此致、
Richard Herring

您好、Tejas、

感谢您提供修改后的电路板布局。

对于 VDD 引脚上的电容器、从电容器到 VDD 引脚的走线应尽可能短、电容器的接地连接应与驱动器的引脚7短接。 是否可以将 VDD 电容旋转180度以使接地连接更靠近 IC 引脚7？

我建议将布线宽度从高侧 FET 源增大到 IC 引脚4 (HS)、以减小布线电感。 从低侧 FET 源到 IC 引脚7的连接与之前的布局相比有所改进。

在许多应用中、可通过增加驱动器输出的高侧 MOSFET 栅极电阻来减少开关节点振铃。 我建议再次尝试改进的布局、以查看降低高侧 FET 导通电阻是否会降低电压尖峰和振铃。

请确认这是否能解决您的问题、或者您可以在此主题上发布其他问题。

此致、

Richard Herring

您好、Tejas、

栅极电阻器的理想值取决于拓扑、电路板布局和 MOSFET 器件特性。 AM 应用手册《栅极驱动器的外部栅极电阻器设计指南》可在以下位置找到：

http://www.ti.com/lit/an/slla385/slla385.pdf

您也可以参考 UCC27282数据表第8.2节以获得指导。 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27282.pdf

对于高侧导通电阻、您需要确认导致开关节点电压尖峰振幅处于器件额定值范围内的栅极电阻。

请确认这是否解决了您的问题、或者您可以在主题中发布其他问题。

此致、

Richard Herring

您好、Tejas、

我看到您显示了高侧栅极接地信号、较低的振幅接近于接地。

您是否在动力总成输入电压为0V 时记录了这些示波器图？ 情况似乎就是这样。 由于该图以接地为基准、而高侧驱动器栅极驱动以高侧 MOSFET 源极为基准、我想知道高侧 MOSFET 源极到接地信号的外观。 您显示的振铃可能存在于驱动器的 HS 引脚上。

您能否确认高侧驱动器接地的示波器图以及高侧 MOSFET 源接地的示波器图？ 此外、如果这是在动力总成输入电压为0V 的情况下进行的、您可以尝试将 HS 节点接地、并通过短连接来查看振铃是否仍然存在。 在布局中、我看到高侧 MOSFET 源极与低侧 MOSFET 漏极之间存在很长的连接、振铃可能是由于 MOSFET 源极和漏极连接上的迹线电感造成的。

如果动力总成开关节点上存在大量振铃、您可以向开关节点添加一个缓冲器网络以接地、从而抑制振铃。

请告诉我们这是否能解决您的问题、或者您可以在此主题上发布其他问题。

此致、

Richard Herring

您好、Tejas、

您显示的波形似乎显示了上一张图中振铃的改善、这是尝试从栅极到源极的小电容时的良好输入。

您能否在施加输入电压时显示功率 MOSFET 开关节点的示波器图、还包括高侧 MOSFET 驱动和低侧 MOSFET 驱动？

我假设开关节点上可能会出现振铃、这也会出现在高侧 MOSFET 接地驱动器上。

为了减少振铃、您可以试验增大栅极到源极的电容、和/或增加栅极电阻器值。 这两种方法都有助于抑制 Vgs 上的振铃。 但是、如果开关节点上存在振铃、则仍会出现在高侧 MOSFET 接地驱动器上。

确认这对您的问题是否有帮助、或者您可以在此主题上发布其他问题。

此致、

Richard Herring