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[参考译文] UCC21520:逻辑解调器故障

Guru**** 2378650 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21520
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/608528/ucc21520-logic-demodulator-failures

器件型号:UCC21520

我正在使用一对 UCC21520、每个都采用自举配置、以在~2kw 隔离式转换器中驱动全桥配置中的4个 MOSFET。  施加到驱动器的自举部分的直流总线电压约为420VDC。  栅极逻辑在次级侧生成。  转换器的初级和次级接地通过~ 2.2nF 去耦。

在运行期间、偶尔且看似随机、我们会在 UCC21520中的调制器/解调器链中的某个位置遇到故障。  MOSFET 或其他功率器件不会出现电力电子故障。  UCC21520 不会灾难性地发生故障、也不会拉出任何多余的电流。  

但是、我们观察到的是半常见故障、其中输入侧的 INA 和 INB 都存在栅极驱动逻辑、但尽管 VDDA 和 VDDB 都在规格范围内、但只有一个栅极驱动器产生输出。  尽管输入端具有有效的逻辑、但不产生输出的驱动器只是"卡"在低电平有效灌电流状态。

通过在故障时的观察、我们已排除在初级侧 VCC 或 VCCA/VCCB 上超过绝对最大值的情况。  由于 Qg 而产生的估计功耗相当低、我们观察到实际中大约有15-20°C 的自升、因此这似乎不是问题。

诊断方面的任何帮助或拆卸和模具成像方面的任何帮助都将非常有用。  可以提供原理图、但它不会提供太多其他信息。  这基本上是一个文本手册半桥驱动器自举配置、在自举中使用600V 超快二极管、并使用肖特基二极管来钳制负栅极偏移。  

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    Alex、

    我已将您的帖子移至交流/直流和隔离式直流/直流电源论坛、在该论坛中、您将看到合适的人。 驱动程序组的应用程序工程师知道您的帖子、应尽快回复。

    此致、

    Daniel
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    尊敬的 Alex:

    感谢您在全桥应用中使用我们的隔离式栅极驱动器。

    您能否与我们分享原理图? 我认为这对调试这个问题会有帮助。

    我将首先询问您连接到 DT 引脚的电容值是多少?

    此致、
    Mateo
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    相关的原理图部分已附加(或至少显示为...)。

    DT 引脚上的电容器为4700p。

    为了实现这一目标、故障始终发生在无负载和低负载条件下、其中电路在突发条件下运行。

    乍一看、在发生故障之前、我仍然没有观察到任何值得关注的波形、但仍在收集信息。

    e2e.ti.com/.../UCC21520-Schematic.docx

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    连接了2个失败的 UCC21520中的 X 射线影像。

    我们看不到太多细节、但我们可以看到接合线仍然在从引线框到芯片的范围内。

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    随附了 UCC21520的详细注释波形。

    文件中提出了几个问题。  

    在某些情况下、转换器的突发模式运行会导致开关间隙、从而使 UCC21520的自举部分变为 UVLO。  这本身对我们来说不是问题-在此操作期间、无论在栅极电压摆幅还是自举电容充电曲线中、都没有观察到异常。

    当 UCC21520发生故障时、栅极 A (自举部分)只是"安静地"发生故障。  MOSFET、栅极钳位二极管、自举二极管或其他电源组件不会损坏。  更换 UCC21520后、电源将恢复工作。  在大多数情况下、UCC21520不会出现任何损坏迹象、包括但不限于 VDDA、VDDB 或 VCCI 上的过流消耗。  在 INA/INB 和 OUT B 上、开关将保持正常、而 OUT A 保持低电平状态。

    我们可以做很多事情...

    我们可以添加一些死区负载、以便永远不会进入突发模式。

    我们可以增加自举电容器的值。

    等等  但是、所有这些都不会指出我们遇到问题的根本原因、我可以指出在故障点没有违反数据表条件的情况。  

    UCC21520的使用是该特定设计的新功能、是作为升级的一部分而实现的。  该电路以前使用一些具有外部逻辑隔离器的古老 IR2113半桥驱动器运行。  故障模式是 UCC21520实现的新功能

    任何想法都值得赞赏。  

    e2e.ti.com/.../UCC21520-Operation.pdf

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    Alex、您好!


    感谢您提供详细的波形。 我将与我的团队一起回顾这些示波器截图、并返回给您。

    此致、
    Mateo
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    我们成功地捕获了2个单独器件上的故障事件。  该机制仍然未知、但故障事件的签名是可重复的。  e2e.ti.com/.../UCC21520-Failure.pdf

    附加了详细的波形。  我们希望解封这些器件并进行分析-我们是否可以继续进行。  我们认为现场提供的有限 X 射线设备没有任何意义。

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    尊敬的 Alex:

    感谢您的详细报告。 我有几个问题可以帮助我理解您的问题:

    • U24是否是唯一发生故障的器件? U25是否发生故障?
    • 您是否测试了两个以上的器件?
    • 将 IR2113替换为 UCC21520时、电路中是否有任何其他变化? MOSFET、栅极电阻器、VDD 电容器等
    • 该器件运行了多长时间、直到您注意到故障?
    • 对于故障器件、VSSA 是否与 OUTA 之外的任何其他引脚短路?

    在自举充电时、您能否获取 OUTB 的示波器捕获? 也请包括使用差分探头的 VDDA-VSSA。

    您还可以在充电期间获取自举电容器的放大范围捕获吗? 请在此处测量压摆率。  

    我对可能的修复方法有一些建议:

    IR 部件 为2A/2A、UCC21520为4A/6A 器件。 该故障可能是由驱动电流增大导致的、这会增加 SOURCEA 上的 dv/dt。 TI 建议:

    1. 将栅极电阻器增加到20欧姆。 或
    2. 移除关断路径上的二极管。 或
    3. 增大 VDDA 电容。

    请发送电子邮件至 mateo@ti.com 、在这里、我将与我们的质量工程师联系、以帮助您解决 FA 问题。

    此致、
    Mateo