[参考译文] UCC27201A-Q1：UCC27201A-Q1器件的寄存器问题

Aravind、

我已要求我的一位车手团队同事研究您的问题。 您应在第二天或第二天内收到回复。

谢谢、
Bernard。

Aravind、

我是栅极驱动器组的应用工程师。 您描述的行为并不常见。 为了更好地诊断您遇到的问题、我想询问有关您的实施情况的一些信息：

A.如何使用 UCC27201A-Q1？ 从您的项目符号#2中可以看到、它可能是在驱动同步降压转换器。 请确认。
b.参数是什么- VDD、频率、负载 MOSFET 等 提供原理图非常有用。
c.设计是在印刷电路板上实现的、还是这种手工布线/面包板？

关于您的两项：

1.以上问题的答案应能帮助我了解可能的发热来源。 在启动时间和器件发生故障的时间之间、运行条件是否有任何变化？ 我注意到你提到的长期运行时间是多久？ 器件会随时间变热、还是在故障发生之前突然变热？ 散热焊盘用于栅极驱动器的散热。 正确连接到 PCB 上的铜接地层将极大地提高热性能。

如果降压转换器的输出通过40m Ω 等小电阻接地、则通过高侧 MOSFET 消耗的电流非常大是合理的。 每当高侧 FET 导通时、都会通过 FET 的 Rdson (通常非常小)和40m Ω 电阻器创建一条到 GND 的极低阻抗路径。 请告诉我有关您对该电路的期望的更多详细信息、以便我可以帮助进行调试。

此致、

Daniel

尊敬的先生：

感谢您的回复。 请按以下方式查找回复

UCC 正在驱动同步降压。

2. VDD 为12V、频率为33kHz、使用的 MOSFET 为 IRF150n 或 STW40NF20 (与所附的原理图不同)。

电路在 PCB 上。

 

我们已经尝试将 HI 和 Lo 侧的栅极电阻从4.7欧姆变为1K。

栅源电阻为10K。

未组装缓冲器。  

根据原理图其余所有内容。

附加原理图以供进一步参考。

 

Rgds、

Aravind。

Aravind、


感谢您提供更多信息。 原理图对我来说是正确的。 出于可靠性的考虑、我建议您将 C103更改为更高的额定电压分量、但这不应是您报告的过热问题。 我会要求我的一位同事也去看一下、再看一下。

输出端的 FET 是否打算通过其体二极管传导至负载？ 我认为这本身没有问题。 但是、您提到了安装该 FET 时的高电流。 请确认：如果与 FET 不同、存在与负载的直接连接(短路)、则不会观察到相同的行为。

在启动时间和器件发生故障的时间之间、运行条件是否有任何变化？ 我注意到你提到了一个长期的运行时间是多久？ 器件会随时间变热、还是在故障发生之前突然变热？

我会看到的其他地方是 VDD 和 HB 电源。 当您使用示波器进行检查时、它们是否保持稳定、或者是否波动？ 需要通过在低侧 FET 上切换来定期重新分配 HB 电源。

最后、请查看驱动器 IC 的布局。 电源板是否通过宽铜迹线连接到 PCB 接地层以进行散热？ 请随意分享该部分布局以供回顾。

请告诉我上述项目和/或您可能拥有的任何其他更新、以便我们可以继续进行此调试。

Daniel

尊敬的 Daniel：

请在下面查找您的问题的回复。

 输出端的 FET 是否打算通过其体二极管导入负载？  

是的。

 

但是 、您提到在安装该 FET 时会出现高电流。 请确认：如果与 FET 不同、存在与负载的直接连接(短路)、则不会观察到相同的行为。
与其他 MOSFET 也一样。  将在输出短路时测试和恢复电流。

3. 在启动时间和器件发生故障的时间之间，运行条件是否有任何变化？ 我注意到你提到了一个长期的运行时间是多久？ 器件会随时间变热、还是在故障发生之前突然变热？

它主要用于为电池充电。 具体取决于电池状态。 它逐渐变热，有时会变热，然后就会爆炸。

 

其他地方是 VDD 和 HB 电源。 当您使用示波器进行检查时、它们是否保持稳定、或者是否波动？ 当降压转换器运行时、看到大约300mV 的纹波。

 

HB 电源需要通过打开低侧 FET 定期刷新。

请详细说明问题以提供建议

 

6.最后、请查看驱动器 IC 的布局。 电源板是否通过宽铜迹线连接到 PCB 接地层以进行散热？ 请分享布局部分以供查看。

将很快共享布局。

Rgds、

Aravind。

尊敬的先生：

还随附了充电器降压布局、以供您参考。

Aravind。

尊敬的 Arvind：

我是驾驶员组的系统工程师。
您是否已向 TI 提交了任何故障器件的 FA？
如果没有，我建议这样做。
功率 MOSFET 是否在驱动器出现故障时发生故障？
该系统是投入生产并在现场部署、还是原型？
您能告诉我们已经使用了多少个驱动程序、其中有多少个驱动程序失败了吗？
它们是否都以相同的方式失败了？
功率级的运行不应影响驱动器功率
损耗。 即使您对输出短路、占空比也可能会发生变化、但我相信您将具有最大和最小占空比钳位。
如果可能、在输出短路或负载严重时、获取 HO、HB (使用差分探头以 HS 为基准)、LO 和 VDD 的波形。
我相信 Daniel 已经研究过这一点、但我也要研究一下驱动器可能出现的功率损耗。
您可以正确地对驱动器及其周围的电路板区域进行热电偶测量。 这样、我们就可以比较理论温升和实际温升。
让我们继续调查。

此致、
Ritesh

尊敬的 Arvind：

是的、我们大致计算了功率损耗、结果不多。
让我们看看波形、看看我们是否能找到一些东西。

此致、
Ritesh

尊敬的 Ritesh、Daniel：

请在下面找到所需的回复、请告知您宝贵的反馈。

功率 MOSFET 是否在驱动器出现故障时发生故障？
是的、大多数高侧 FET 发生故障、有时甚至是低侧。

这是现场系统还是原型系统？
目前、它处于构建阶段、并在实验中进行处理

您能告诉我们已经使用了多少个驱动程序、其中有多少个驱动程序失败了吗？
很多司机，可能超过25人！！ 出现故障。 我们只有两个电路板可以正常工作。 同样、到目前为止、大约30个 MOSFET 可能出现了故障。

它们是否都以相同的方式失败了？
是的。 它们会变热并弹出。

功率级的运行不应影响驱动器功率
损耗。 即使您对输出短路、占空比也可能会发生变化、但我相信您将具有最大和最小占空比钳位。
我们有占空比限制。

必要的波形以供参考。

尊敬的 Arvind：

感谢波形、但我看不到每个波形的标签、因此我不能说什么。

如果您从未遇到过只有驱动器发生故障的情况、那么功率 MOSFET 很可能会首先发生故障、这会使驱动器随它一起发生故障。

此时，我们应尝试消除这一进程。

一个想法是、您使用其输出端的容性负载(基于所用 FET 的栅极电荷)单独测试驱动器、并查看驱动器是否出现故障？

对于该测试、您可以保持所有其他测试条件相同、例如频率、占空比、环境温度、电路板、 等等...

我希望我们能够开始消除各种可能性。

如果有一种方法能够以可控的方式重现故障、我们可能需要在故障发生之前获取各种信号的波形。 我们可以在系统发生故障之前将其关闭。

此外、请提供波形的标签。

此致、

Ritesh

尊敬的 Ritesh：

请查找随附的带标签的波形。

Aravind。

尊敬的 Arvind：

波形看起来不正确。

例如、LO 和  VDD 的刻度显示为5A/div、除非我缺少某些东西。

该值应为 V/div。

我还会看到 LO 的一些负振幅。 LO 绝不能在如此长的时间和如此大的振幅内变为负值。

我还看到 VDD 正在降低。 它不应该是这样的。 VDD 必须恒定。

HB 似乎是5V。 这是你所期望的吗？

您是否使用差分探针测量了 HB 相对于 HS 的精度？

HO 还显示 a/div。 应为 V/div。

此器件已损坏或电路板上存在重大错误。

正如我先前建议的、您是否只使用驱动器(以及相关的偏置)进行测试、该驱动器上具有容性负载。

我认为电路板上还有其他问题。

如果您愿意、您可以共享完整的系统原理图以查看是否有任何问题。

请告诉我波形、以便我们进一步讨论。

谢谢、此致、

Ritesh

尊敬的 Ritesh：

请查找随附的波形、 请查看和 advise.e2e.ti.com/.../WAVEFORMS.docx 

黄色-电压波形

绿色-负载电流

Rgds、

Aravind。

尊敬的 Arvind：

波形仍然存在一些不一致或问题。

例如、第一个波形显示了一些脉冲跳跃、但情况不应如此。

第二个波形显示它以 HS 为基准、但观察 V/dv、它似乎以接地为基准。

电路板上似乎也有很多噪声。 HS 平面不应位于电路板中的任何平面上。

驱动器需要尽可能靠近功率 MOSFET、具体而言、输出环路长度(LO 至 VSS 和 HO 至 HS)需要尽可能小。

从前3个波形中也可以看出存在一些交叉传导、LO 在 HO 导通时开启。

这可能会导致过热并最终导致故障。

要解决此问题、需要改进布局。 输入滤波也可能有所帮助。

当栅极电阻器更改为1k 时、我不知道为什么高侧栅极电压在不同负载下是不同的。 轻负载时 VGS 为5V、但15A 时变为12V。

不应这样做。

我建议增加 VDD 电容、让我们假设10uF、并将 HB 电容增加到1uF、然后观察行为。

还建议为 VDD 和 HB 放置高频滤波电容器。

我还建议您获取一些 UCC27201A 的新样片、以排除错误批次。

如果您的客户可以向我发货、我可以尝试在我的实验中查看它。

如果可能、最好与客户进行 WebEx 和电话会议。

此致、

Ritesh