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[参考译文] UCC27211:VHS 引脚上存在问题

Guru**** 2406740 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/637488/ucc27211-problem-on-the-vhs-pin

器件型号:UCC27211

大家好、

我在项目中使用 UCC27211。 具体而言、我使电路如半桥配置中的数据表中所示。 此时、VHI 和 Vli 引脚接地、VHS 引脚未连接到变压器。 我对 UCC27211使用9V 电压、对半桥 MOSFET 使用6V 至24V 的可变启动电压。

我的问题是在 VHS 引脚上、因为我始终测量恒定电压(接近电源电压)。 但是、如果 VHI 和 Vli 处于逻辑电平电压、则在 VHS 中、电压 应为零。 是吗?

如果我断开高侧 MOSFET、VHS 上的电压 始终存在。

请 ,有人能帮我吗?  

谢谢你

此致、

Donatello

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    您好、Donatello、

    我是 TI 高功率驱动器团队的应用工程师、将与您一起解决您的问题。

    您能否详细说明以下内容:"但是、如果 VHI 和 Vli 处于逻辑电平电压、则在 VHS 中、电压应为零。 对吗?"

    您是说 HI 和 LI 均为高电平吗?

    此致、
    Mateo

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    您好、Donatello、
    我是 TI 的一名应用工程师、与高功率驱动器组的 Mateo 合作。 我从您的描述中了解到 LI 和 HI 是低电平(接地)、VDD 是9V、HB 到 HS 电压是6V 到24V。
    一个考虑因素是从 VDD 到 HB 的自举二极管、因此如果 VDD 为9V、HB 电压将是低于9V 的二极管压降。 此外、如果 HS 悬空、低侧 MOSFET 和高侧 MOSFET 关闭、则从 VDD 为 HB 至 HS 电容器充电的电流将导致 HS 上升。
    在典型应用中、变压器绕组或电感器连接到 HS、因此有一条从 HS 到动力总成的路径。 此外、当低侧 MOSFET 导通且 HS 接近动力传动系接地时、HB 至 HS 电容器会充电;此时 HB-HS 被充电至 VDD 减去自举二极管正向压降、即0.6至0.7V。
    我认为您的测试设置允许 HS 悬空为高电平、因为该节点上存在高阻抗。

    此致、
    Richard Herring
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    尊敬的 Mateo 和 Richard:

    感谢你的答复。

    我进行了一个非常出色的降压开关(150kHz)、而在半桥配置和高频(1MHz)中、我有很多问题。 遗憾的是、目前我烧毁了6个 MOSFET 驱动器。 在我的测试电路中、LI 和 HI 引脚始终处于低电平(接地)、VDD 为8.7V。 仅连接低侧 MOSFET、并断开其他引脚(HB、HO、HS)。 HS 和 HO 上的电压为6.6V、 而 HB 上的电压为8.1V。 如果我在 HS 和接地端之间连接一个电容器或电阻器、驱动器会为负载供电、直至其烧坏。

    如果我连接高侧 MOSFET 和自举电容器、HS 上将存在自举电压。 HO 上的电压将略高于 HS。  在驾驶员烧伤后。

    在降压同步配置中、当 HI 和 LI 为低电平时、HS 和 HO 上不存在电压。

    不幸的是,我无法解决这个问题。

    此致、

    Donatello

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    您好、Donatello、
    您能否提供原理图以及故障测试电路的元件值? 此外、听起来测试电路与转换器的目标应用原理图不同。 您能否提供目标应用的原理图? 请包括 VDD 电压范围和转换器输入电压范围以及输出电压和电流。
    UCC27211能够以高频运行、并且经常在高开关频率下运行。

    此致、
    Richard Herring
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    您好 Richard、

    这是我的原理图:

    UCC27211 采用8.5V 电源。 Vpower 的变化范围为6V 至30V。 HI 和 LI 引脚中的信号为 TTL 、频率约为1MHz、直流为50%。

    如果我断开变压器和 Vpower、HS 引脚上的电压约为6.6V、HB 引脚上的电压约为8.1V。  在这种情况下、如果我在 HS 上连接一个小型电容器、它会充电。

    如果我连接变压器并 将 Vpower 从0V 增加到30V、有时在 我启用 LI 和 HI 上的输入信号后、驱动器会发生故障。  

    我目前在测试中使用的 MOSFET 更多,具有以下特性:VDS>=60V、RDS<200m Ω 和低栅极电荷<= 10nC。

    此致、

    Donatello

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    您好、Donatello、
    感谢您提供有关原理图和应用参数的详细信息。
    在第一种情况下、当没有变压器和 Vpower 时、由于低侧 FET 关闭、HS 引脚悬空。 在这种情况下、HS 引脚可能具有电压电势。 HB 引脚将是低于 VDD 的二极管压降、因此 HB 上的8.1V 是合理的。

    如果您连接变压器并增加 Vpower、我有一些问题。 您提到 HI 和 LI 为1MHz 开关频率、占空比为50%。 如果 LI 和 HI 在50%占空比下异相、HI 和 LI 输入上升和下降时间将不会有任何死区时间。 我建议确认高侧 FET 驱动和低侧 FET 驱动之间存在一定的死区时间、从100至150ns 开始以确认运行。 死区时间为150ns 时、占空比为35%、100ns 时、占空比为40%、工作频率为1MHz。

    您是否使用函数发生器来生成驱动器输入? 如果是这种情况、则没关系、但您需要确认为动力总成加电的顺序。 许多函数发生器在启用时具有某些周期的意外时序。
    如果使用函数发生器:首先为驱动器加电 VDD 电源、同时启用 HI 和 LI 输入、确认 LO 和 HO 符合预期并且有一些死区时间、然后缓慢增大 Vpower。

    使用10nC 栅极电荷时、1MHz 时的总栅极驱动功率耗散将为:两个驱动器通道的2 x Qg x Vdd x fsw = 170mW。 IC 工作电流会产生额外损耗、但驱动器功率耗散通常由驱动 MOSFET 的损耗决定。 栅极驱动耗散不应是10nC MOSFET 的问题。

    请确认控制驱动时序以及高侧和低侧 FET 栅极驱动器是否有足够的死区时间。

    此致、
    Richard Herring
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    您好、Donatello、

    我们一段时间没有收到您的消息。 您是否解决了问题? 您能与社区分享如何操作?

    我将关闭这个线程。 如果您需要进一步的帮助、请告知我们。
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    您好、Don、

    如今、我一直在按照论坛的建议设计 PCB。 现在、我必须焊接组件 、然后我可以进行一些良好的测试。

    因此、我需要更多的时间才能分享结果。

    谢谢你

    此致、

    Donatello

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    您好、Donatello、

    感谢您的更新。 请告诉我们您的进展情况。
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    您好!
    我使用 UCC27211制作了 PCB 板。 频率约为994kHz、占空比为50%。 死区时间约为100ns。
    下面是示波器屏幕截图:

    黄色波形是栅极信号高侧、蓝色波形是栅极信号低侧。

    如您所见、黄色波形上有峰值:

    如何改善高侧的波形?
    谢谢你


    此致、
    Donatello

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    您好、Donatello、

    很遗憾听到您仍有问题。 Richard 下周再见。 感谢您的耐心!

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    您好、Donatello、

    感谢您继续与 UCC27211合作。 我对示波器图中的波形有一些疑问、以便能够提供有关改进的建议。

    我看到黄色栅极信号高侧波形上的刻度为10V/div。 示波器是否连接到转换器的 HO 和接地端? 驱动器高侧输出是以 HS 为基准的 HO、因此查看 HO 到接地包括 HS 开关信号。

    您能否提供 LO 接地波形、HO 使用差分探头到 HS 波形以及 HS 接地波形? 如果您没有差分探头、那么您能否记录 LO 接地、HO 接地和 HS 接地;对于 HO 和 HS 使用相同的刻度和示波器接地基准、以便 HO 与 HS 之间的差异清晰可见。

    您在 HO (黄色波形)上看到的小脉冲可能存在于 HS 到接地端、也可能不存在于 HO-HS 栅极驱动信号上。

    此外、为了确认时序、您能否在同一幅图上提供 LI 和 HI 信号输入以及 HO 和 LO 信号的示波器图?

    此致、

    Richard Herring

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    您好 Richard、
    我检查了两个波形:Lo 接地、HO 连接 HS。 该信号没有小脉冲、很明显。 目前、我对 UCC27211没有任何问题。 可能是 HS 到接地(或 HO 到接地)之间的小脉冲由变压器产生谐振。 我尝试缓解小脉冲、但它们很难消除、我希望这些不会损坏 UCC27211的高侧。 使用良好的死区时间时、MOSFET 的导通/关断栅极信号永远不会重叠。
    半桥当前工作正常、仅高侧 MOSFET 发热(约60°C)、而低侧 MOSFET 几乎处于冷态。 UCC27211很热(大约45°C)、但我可以通过将散热焊盘连接到接地层来降低温度。 今天、我将尝试确定高侧 MOSFET 温度升高的原因。

    此致、
    Donatello
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    您好、Donatello、
    我很高兴听到半桥按预期工作。 从我在波形上回忆的内容来看、当输出电流处于较低电平时、HS 脉冲可能来自半桥上的谐振。
    将 UCC27211的散热焊盘与连接可显著提高热性能、因此我们建议将散热焊盘连接到接地参考的电源焊盘、以降低热阻。
    对于高侧 MOSFET、热升幅升高的原因有几个。 我不知道是否有与 MOSFET 栅极串联的电阻器连接到驱动器输出。 更高的栅极电阻将减少振铃和 HS 开关节点峰值过冲、但会增加 MOSFET 中的开关损耗。 您可以尝试降低就位时的栅极电阻。
    在较高负载运行期间开关期间的另一个损耗原因、当电感器电流始终大于0时、 是当高侧 MOSFET 导通但低侧 FET 上的二极管尚未关断时、低侧 MOSFET 的体二极管恢复时间将导致短时间。 具有更快体二极管恢复时间的 MOSFET 可以降低这些损耗。

    请确认这是否有助于解决问题、并选择该主题上的绿色图标。