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[参考译文] LM5113-Q1:适用于基于 GaN 的 D 类音频放大器的栅极驱动器

Guru**** 789590 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5113
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/1171912/lm5113-q1-gate-driver-for-gan-based-class-d-audio-amplidier

器件型号:LM5113-Q1
主题中讨论的其他器件:LM5113

尊敬的:

 

我们在 D 类音频放大器(CDA)中选择 LM5113作为 GS1008P 的栅极驱动器、但这种现象我们无法解释。 我们认为栅极驱动器可能会导致它。  我们的 CDA 是 H 桥结构、开关频率为1.8MHz。

电源电压为50V、负载电阻为4Ω Ω。 连接了系统级电路。  

 (对于附加的波形、C1是 SL、C2是 SWP、C3是 VOUTP、C4是 SH。)

当 CDA 的输入超过限制(Pout=200W)时、输出将被削波、也就是说、输出波形的顶部和底部将对称平展。

但是 、我们的测试结果(VOUTP)显示出不对称性。 更具体地说、半桥的下开关在削波时通常可以长时间打开、但上开关无法打开。

我们想知道 LM5113的上下路径是不对称的、还是其他原因。

此致

Minggang

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    Minggang、您好!

    高侧的导通时间有限制。 为了使高侧导通、它必须从自举电容器汲取功率。 我认为自举电容器可能不够大。 有关自举电容器的大小、请参阅数据表中的第8.2.2.2节。

    您可以拍摄引脚 HB 的示波器截图吗? 这将告诉我们电容器是否会损失太多的电压。

    请记住、通常增大自举电容器的尺寸也需要增大 VDD 旁路电容器的尺寸。

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好,Edthan Galloway,

    我们使用1uF  自举电容器、高侧的限值可能超过1ms。

    附件是 上一个附件的缩放。

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    1ms 对于高侧来说很长。 请记住、GS61008P 具有200uA 栅源电流、该电流大于正常的硅 MOSFET。 您可以使用方程式 I = C dv/dt 来确定 GS61008P 栅极在导通1ms 后导致的总电压降、从而拉取电流。

    您是否知道您期望的最长高侧导通时间是多少?

    当您有自举电容器的示波器屏幕截图时、请告诉我。

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好,Edthan Galloway,

    高侧和低侧应对称、低侧最长导通时间为100us~200us。

    我们预期的最长高侧导通时间为100us~200us、远小于1ms。

    但高侧保持开关、实际最长导通时间为1us~2us。

    对于 LM5113、 电路设计中的高侧和低侧是否对称?

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    是的、高侧和低侧具有对称驱动器。 高侧和低侧之间的唯一区别是高侧由自举电容器通过引脚 HB 供电。 您可以在 此处的方框图中看到高侧和低侧是相同的、但高侧和低侧的供电方式不同。

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好,Edthan Galloway,

    您能在我们的测试中解释不对称性?我们找不到原因。

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    不对称可能有多种原因。 高侧由自举电容器供电。 如果 VHB 降至3.2V 以下、高侧进入 UVLO。 UVLO 模式禁用高侧驱动器。 我认为您的器件进入 UVLO 以使用自举电容器。

    导致不对称的另一个原因是高侧钳位、以防止自举电容器过充。 不过、我认为这不是您的问题。

    您能否测量示波器上 HB 和 HS 之间的电压? 这将告诉我们高侧是否进入 UVLO、电容器是否耗尽能量。

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好, Edthan Galloway,

    对于 1uF 自举电容器、我认为1us~2us 高侧导通时间非常短、无法进入 UVLO。

    这种不对称性可能还有其他原因。

    附件是栅极驱动器和 GaN 的半个原理图。

    此致

    Minggang

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    大家好、Menggang、

    我将与同事交谈、看看是否有其他原因。

    扼要重述一下、您需要使高侧和低侧对称吗?

    我帮助使低侧和高侧对称、但我首先需要一些更多的数据。 您能否用示波器来描述输入和自举电容器? 对于自举电容器、测量 HB 到 HS。

    此外、您的高侧输出测量 HO 到 HS 的示波器截图吗?

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好, Edthan Galloway,

    是的、我们需要对称的高侧和低侧。

    稍后我将检查 HB 至 HS。

    我没有测量 HS 的 HO、我只是测量了 LM5113和 SWP 的输入、以查看 GAN 是否正常工作。  

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    谢谢。 我将帮助获得对称性、

    当您进行这些测量时、请告诉我。

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好, Edthan Galloway,

    我有自举电容器的波形、请检查附件。

    M3是 自举电容器的电压、它保持在大约5V。

    由于我们没有差分探针、因此我们使用示波器的数学方法。

    由于干扰太大、因此选择平均模式。  

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    电容器电压几乎下降了一整伏、这是不好的。 我建议将自举电容器凸起。 请记住、驱动器和 GaN FET 性能在很大程度上取决于电源电压。 高侧需要在 VHS+4和 VHS+5.5之间为其供电。

    还请记住、对于 D 类音频应用、如果 HO 的占空比非常高、则自举电容器可能几乎没有时间再次充电。

    您能将 HO 成像到 HS 吗?

    此致、
    Edthan Galloway

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    您好, Edthan Galloway,  

    电容器电压没有下降那么大(大毛刺脉冲)、而波形是由测量不准确导致的。

    我们只关注直流电压、它保持在4V 和5V 之间。

    感谢您的有用建议、我们将随时为您提供最新信息。

    此致

    Minggang

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    Minggang、您好!

    我知道数学函数中的大幅下降尖峰是毛刺脉冲。 我指的是初始峰值之后的较小压降。

    如果您需要更对称的波形、则必须具有更稳定的自举电容器电压。 高侧的性能取决于自举电容器电压。

    还有一件事、您的电容器充电电路似乎从 HS 获得电源来为 VHB 充电? 我们通常建议 D2通过100欧姆电阻器将 VDD 连接到 VHB。 此电路负责为高侧电路供电。

    此致、
    Edthan Galloway

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    好的、谢谢!

    此致

    Minggang

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    大家好、Minggang

    我再看一下您的设置。 在您的电流电路中、自举电容器将在高侧打开时开始被耗尽。 晶体管 Q1将形成一条电容器以大约0.2mA 的电流消耗的路径。

    为了获得最佳性能、我建议使用数据表中的建议设置。 使用齐纳二极管为电容器充电并作为钳位是非常有创意的、我以前从未见过这种情况。

    此致、
    Edthan Galloway