[参考译文] UCC27211：在同步降压转换器应用中变得异常炎热

它变得比我从计算中得到的温度高得多：

有什么想法吗？

您好 Thijs、

感谢您提出有关 UCC27211的问题。 也感谢您的支持。 我将帮助您解决这个问题。

两个 FET 是否都损坏？

您是否曾尝试在故障期间探测 Vgs？
您知道栅极信号的压摆率吗？

您是否能够在驱动器和 FET 之间添加栅极电阻器？
当驱动器和 FET 之间没有使用外部栅极电阻器时、功率将在驱动器封装内部完全耗散。
通过使用外部栅极驱动电阻器、功率耗散由驱动器的内部电阻和外部栅极电阻器共享。

此外、我想更详细地了解一下您的计算。
您能否从计算屏幕截图向我发送电子表格？

谢谢

e2e.ti.com/.../calc.xlsxHelloJEFF、

今天稍后我将为您执行测量。 我可以在这里修改一个栅极电阻器。 您会想到什么价值？

我有一批新的这些驱动程序、因为当前的驱动程序我来自一个可疑的来源(订购的是10版本而不是11版本、所以我必须在本地获取11版本、散热垫看起来有点奇怪； 我怀疑有人会把这些假货骗了… 您在中国永远不知道)。

我认为 FET 仍然正常。 热像仪不会发热。 我以前探测过 VGS、但今天将再次探测并保存屏幕截图、以便我可以在此处发布。

是否还建议在高侧开关上放置另一个二极管？

您好 Thijis、

感谢您的计算电子表格、只需几个注释：
-k Ω-是一个 θJCtop 在器件顶部有一个完美的散热器时用于预测热阻的参数。 该热阻使用更大的热电势来散热。 因此、假设所有热量都从顶部散发。
－驱动器功耗(无切换)= IDD*VDD
－对于驱动器在运行期间的功耗(开关时)= Iddo) VDD

您会发现一种潜在的解决方案-这是一种抑制开关节点振铃和钳位以防止开关节点变为负电压的常见解决方案。 LS 栅极上的附加电阻可能还会延迟 LSFET 的开启/关闭、从而限制漏极上可能出现的振铃或源极下冲、而不会导致 FET 发生故障。 LS FET 体二极管损耗来自导通损耗和反向恢复损耗。 由于您通过使用低 RDS_ON 肖特基二极管更改了正向压降、其可能的根本原因是 DT 期间正向二极管导通、然后反向恢复尖峰会损坏 LSFET、从而导致自举无限期充电并损坏驱动器。

了解 LSFET 故障的根本原因将会有所帮助、以便可以查看 HS 和 LS FET 的潜在修复方法。 通常、需要使用 FET 体二极管来防止两个 FET 同时导通、但这通常表明性能低于外部肖特基二极管。 因此、有时使用肖特基二极管作为绕过固有体二极管的反向并联二极管会有好处、从而提高 FET 内部体二极管的导通和恢复性能。

您是否对 LSFET 为何首次失败有更详细的了解？
在 Q4发生故障之前、您运行了多少电流？
是否有示波器截图可更详细地解释相关内容？


谢谢、

它在30mA 的低电流下失败。

通过二极管修复、我们提高到了120瓦(40V 3A)、没有问题。 下面是我之前保存的示波器图片(无外部二极管)。

PWM 输入：
周期：4.25us (235kHz)
占空比：50%
死区：4个时钟周期
黄色：PWM 高电平
蓝色：PWM LI
紫色：Hb
绿色：HS

这是在30mA 负载下、我认为 VIN 是20V
是39摄氏度

通道1、2、3 2V/div

通道4 10V/div

我可以在明天对所有驱动器的输出进行新的捕获。

--  

在示波器(使用二极管固定)上、您仍然可以看到接地下方出现振铃。 (在电感器的输入端测量)。 我猜这比地面低得多、在第4季度造成了一些死亡。

我明天将在示波器上展示它。

您好 Thijs、

很抱歉我的回复很晚、感谢您提供后续信息。

要进行确认、上面的示波器截图没有二极管固定？
您很快会向我发送一份有关二极管固定情况的示波器截图吗？

让我回顾一下您的示波器快照、快速回复您、由于我目前正在参加为期两天的培训、我的回复可能会延迟一天。 但是、我将在星期四结束前向您作出回复。

谢谢、

引脚：探头模式：
黄色：HS X10
蓝色：Lo X10
紫色：HB X10
绿色：HO X10

探头阻抗：1M

占空比50%

负载电流6A

VSUPPLY 30V

我在 Q3和 Q4上并联一个 SS510二极管

一些注意事项：上次我的探头阻抗为50欧姆。 这对驱动器电容器充电有很大影响。

在某些时候、我的 VCC14浸渍并导致 MOSFET 驱动器关闭(这是由于设置错误)

该负载下的温度现在为70摄氏度。 分流电阻器变得如此之热；驱动器和 MOSFET 处于较低的温度下。

我注意到、如果 VDD 在运行时消失、驱动器将会死机。

您好 Thijs、

1M Ω 的探头阻抗比50欧姆的结果更清晰？

LO-VSS 波形上有很多振铃。 您能否放大下降转换？

在上面的测试照片中、FET 是否与6A 负载一起损坏？

当您说分流电阻器时、您是指 R5吗？ 您的分流器大小是多少？

谢谢、

昨天的有趣发展。

从 Arrow 获得的"真正" IC。 经过测试、在电流上升到200mA 之前、它工作正常、但它只是无法正确导通 MOSFET。

90%占空比(高侧)、它不会让任何电流谷值、从而导致输出电压显著下降。 我探测 HS、HB 等、波形看起来非常奇怪(我之前发布的图片是"假" IC)。

实际的不会正确跟随输入信号、并且在这里和那里都有奇怪的振铃。 所以我们尝试了所有的东西... 更换 MOSFET、使用不同的值更换 HB 电容器等、但没有任何作用。

最后，我把这个假司机放在那里(因为我们以前已经正常工作了)，然后就这样做了！ 它工作正常(我之前布置的波形)。

我们还通过"真实" IC 发现了以下内容：

-频率减半、电流加倍后才能正确驱动高侧 MOSFET (250 ->~500mA)注意：IC 不会发热、因此不会产生热问题。 VCC14没有突降。

-已多次将实际 IC 换成新 IC、但结果相同。

HO 和 LO 波形总是看起来很奇怪，它们不像“假”波形那样“跟随”输入信号。  

"假" IC：

-在250kHz 下工作正常  

－不会太热

-可以通过 MOSFET 处理6A 电流、而不会出现任何问题(电压为15V)

-波形性能如上所述

假冒 IC 可能是具有相同尺寸或来自其他品牌的更低规格的 TI MOSFET 驱动器 IC、它们改变了激光标记。

假 IC 上的外露焊盘看起来很奇怪(TI 外露焊盘是干净的、锋利的边缘；假焊盘就像一个更小的焊盘、并且变得更大(通过外观)、从而移除了一些环氧树脂外壳、使焊盘更大。 我稍后将发布图片。

但现在怎么办呢？ 我们有一个"假" IC、其工作效果始终如一；我们有一个真正的 IC、但其工作不始终如一。  

现在、我们需要一些东西来解决这个问题。  

在我看来、半桥驱动非常简单。 只需遵循通过 LI HI 输入的任何信号、并将其转换为正确的电压、以驱动高侧和低侧 MOSFET。

我们真的感到惊讶的是，假的那个能正常工作，而真正的那个却不能正常工作。 此时、我订购了大约5个引脚兼容的驱动器、我将只了解哪一个驱动器按预期工作、哪一个驱动器不工作。 我现在完全没有想法。

- UCC27200QDDARQ1

HIP2101EIBZ

- MIC4102YM

- ISL2111ABZ

我在完全相同的测试设置中连续完成了所有请求的测量。 请参阅随附的文件。

e2e.ti.com/.../UCC27211DDAR-fault-analysis.pdf

e2e.ti.com/.../ALL_5F00_DATA.zip

实际的驱动器似乎无法正确驱动高侧 MOSFET。 导致此问题的原因是什么？ 如何解决此问题？ 我需要不同的部件还是？？？

您好 Thijs、

确实很有趣。 感谢您的直至分析和文档！ 总是很高兴看到它。

对于假冒器件、我可能能够检查激光蚀刻轨迹、以确定此器件是否来自 TI。 这可能会让您了解为什么会看到这些结果。

当转换器电流仅增加>250mA 时，HSFET 无法切换。 在171028_105905.jpg 上、我可以看到 HO 每隔一 个周期跳过一次。

对于真实和奇怪的结果、您能否探测(在270mA 负载下)：
 
HB-HS、以查看自举是否一直充电
Ho-HS 来查看 HSFET 的栅源极正在执行的操作
以及 HO-VSS 来了解 HSFET 何时应进行切换。

谢谢、

您提到的所有信号都位于 示波器的屏幕截图中。  
我现在需要的是一个解决方案。 我们已经确定它不起作用。

最好跟踪激光标记。

您好 Thijs、

到目前为止、我无法找到潜在的假冒器件来自哪里、但它可能位于没有批次代码的组装地点。 您能给我一张潜在 假冒 IC 顶部的图片吗？

此外、在进一步检查您的结果后、我需要更多信息。 输出将像看起来一样不稳定的唯一方法是输入电源超出规格。 VDD 的额定电压为17V、您可以将其设置为14V。  它可能会看到3V 尖峰、其中 HI 会受到影响。

 断开 PWM 反馈( 如果有)并清除 LI 和 HI 的输入信号以排除来自输入侧的反馈。  以及50%占空比、便于轻松计算降压输出。  您能否在没有 BW 限制的情况下使用 HI、HO、LI、LO 重新进行示波器拍摄。 这将有助于了解 Vdd 在 LO 的下降沿和 HO 的上升沿执行的操作。 由于这是所有操作发生的地方、您还可以获取放大版的范围截图吗？

谢谢

已检查 VDD14、它完全符合规格。 未发现干扰。

最后、我在 VDD 和 HB 之间放置了一个外部二极管、该二极管在高达3A+的电流条件下工作正常。 (这是使用刚焊接的芯片)

HS 信号是一种干净的方波信号、就像您对这样的高端驱动器所期望的那样。 比假的好很多

但是、当我将降压转换器的输入电压提高到30V 时、它开始跳过这里和那里的脉冲(您可以听到线圈发出声音)、并且在它死后不会过长。

此时、VCC14完全符合规格。

这必须是错误的批次权限？ 我无法想象这是正确的。

注意 D3和 D4未在电路板上。

您好 Thijs、

将 VIN 启动至30V、UCC27211后不久会出现什么情况？

如果电感器发出可闻噪声-您的电感器是否损坏？

由于您的开关频率超出20kHz 可闻范围、因此可能不是由于此原因。

由于 VIN 上升、因此电感器纹波下降

如果 Vdd 正常并且 HS FET 在您打开 VIN 后跳过脉冲、则与自举或 HI 相关的可能操作是跳过脉冲。 由于您添加了与内部自举二极管并联的外部自举二极管、因此纹波电流或自举二极管反向恢复可能会增加。

在 LS 死区时间、HS 节点也可能被拉至 GND 以下、HB 过度充电

您能否通过检测 HB-HS 来查看自举是否过度充电？

谢谢、

由于外部二极管模式、HB 点的振铃非常高。 当 VIN ~33V 时接近100V。 这会导致 HB-HS 脱离反弹(=-24V)。 此时它开始跳闸(但这是可以理解的)

忽视这一点；

当我添加外部二极管时、它为什么起作用？ 内部电路是否太弱？

您好 Thijs、

由于该器件是120V 栅极驱动器、因此至少应能够处理引脚上的此电压。 但是 HB-HS 的最大额定值为20V。 HB 的负电压额定值为-0.3V。

二极管为什么有用是一个好问题。
关于添加其他外部 BS 的一些想法：
较大的反向恢复
损耗更小、BS 二极管电阻和 Vf 更低
-可能更快的 BS 充电或至少电流分配 BS 充电

此外、由于添加了外部二极管、充电效果更好、并充当分流器、从而减轻内部二极管的一些应力、这可能是由于 boune HB-HS 对自举过度充电而产生的。 如果自举因 HB-HS 跳变而过充、则内部自举损坏、该外部自举只是增强了内部自举。

谢谢、

这是否意味着 IC 不能如数据表中所示工作？

您好 Thijs、

HB-HS 越界电压((在本例中为24V、其中绝对最大值为 HB-HS = 20V)与添加外部二极管时的电压相同、这是不是很可能的。 这意味着当 HB-HS 超出 DS 绝对最大值时、内部二极管发生故障？

谢谢、

在较低的输入电压(20V)下、Hs+为14V、Hs-大致相同。 这仅在添加了外部二极管的情况下才会发生。

内部二极管在200mA 左右的负载下工作。 那么它似乎无法提供足够的电流。 因此失败了。

这是我的特定批次、还是芯片中的设计故障？

您好 Thijs、

BS 二极管电流与动力总成电流无关。

您说的 HS+和 H-是什么意思？ 。

HS (或最低电压)是-14V？

如果 VIN 为20V、则 HS+应为~20V。

只要 HO-HS 做正确的事情并且不使 HB-HS 超出范围、HS 可以摆动它所需的一切。

HB-HS 的范围具有差分探针、可与 Hfet 的 Vgs HI 一起清除问题。

您是否能够查看此内容？

谢谢、