[参考译文] TINA/Spice/LMG5200：在 HS-FET 的预期导通期间 LS-FET 意外导通

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Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, LMG5200, LMG1205, LM5113

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器件型号：LMG5200
主题中讨论的其他器件：TINA-TI、 LMG1205、 LM5113

工具/软件：TINA-TI 或 Spice 模型

尊敬的社区：

我愿意在降压转换器设置中使用具有集成 GaN-FET 驱动器的 LMG5200半桥 IC。因此、我已经使用 LMG5200的可用仿真模型在 PSpice 中仿真了电路、我遇到了我不希望出现的电路行为。当 HS-FET 在经过调整的死区时间(10ns)后导通时、LS-FET 会意外导通、这会导致从 V_IN 到 GND 的击穿。随附的图片显示了上图中开关节点电压 V (U1：SW)的电压、下图中的两个电流 I (U1：VIN)和 I (U1：PGND)分别显示了流经 HS-FET 和 LS-FET 的电流。请注意、I (U1：PGND)是从 LS-FET 的源极到漏极的电流、电流尖峰在图片中被削波(HS-FET 中的电流峰值高达35A)。

这只是仿真模型的问题、还是器件中没有内部电路阻止 LS-FET 在开关节点电压的上升转换期间导通？我假设内部驱动器的行为与 LMG1205 GaN-FET 驱动器(或类似驱动器)类似、后者明确能够防止意外导通。

此致、

马西米兰克

7 年多前

0 admin 7 年多前

TI__Guru**** 2411150 points

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尊敬的 Maximilian：

感谢您的提问。

您可以看到、上部和下部 FET 上有击穿。对于 LMG5200：

LMG5200的驱动器以及 LMG1205和 LM5113没有击穿预防功能、这意味着它允许同时打开上部和下部 FET。这两个 PWM 是独立控制的。

2.您能否向我展示输入 PWM 信号(HI 和 LI)并放大死区时间？在我看来、进入 IC 的真正死区时间可能不是10ns。击穿时间很短、大约为3ns。您是否还可以增加死区时间并进行尝试？

谢谢、此致、
连

0 admin 7 年多前

TI__Guru**** 2411150 points

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您好、利兴、

感谢您的快速回复。

我知道、内部没有禁止两个 FET 同时被 PWM 信号打开的"安全功能"。 正如您已经提到的(以及 LMG5200数据表中所述)、这两个输入信号是独立控制的。

首先、您对死区时间绝对正确。我在第一篇帖子中的图片显示了20ns 死区时间的仿真结果、我不小心将屏幕截图混淆了。然而、10ns 和30ns 的死区时间都无法解决击穿问题。请注意、开关节点电压图中的可见死区时间不同、因为下降时间大约比上升时间长三倍。

在所附图片中、您可以看到 HI 和 LI 信号转换之间显然有一个20ns 的固定死区时间。因此、不应出现计时控制信号不足的问题。请注意驱动器级的传播延迟(大约35ns)。

我认为局部击穿是因为所谓的"米勒效应"。当开关节点上的电压在不到2ns 的时间内从0V 上升到50V 时、(关断) FET 的电容会快速降低。如果驱动器不在栅极源极电容 C_GS 之间提供并联电流路径、电压 V_GS 可能会上升到阈值电压 V_TH 以上。其后果是、由于上部 FET 的开关操作、下部 FET 会意外导通。

参阅我的第一篇文章、很高兴知道 LMG5200的驱动器是否包含这样一个并联电流路径(或任何其他实现)、以主动防止这种意外导通。据我从其数据表中了解、LMG1205 栅极驱动器包含这样一种保护机制："此外、LMG1205强大的灌电流能力可将栅极保持在低电平状态、从而防止开关期间意外导通。"

此致、

马西米兰

0 admin 7 年多前

TI__Guru**** 2411150 points

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尊敬的 Maximilian：

LMG5200中的驱动器与 LMG1205驱动器非常相似、它具有强大的灌电流能力、可保持 FET 关断并抵抗米勒导通。您看到的电流可能有两个解释之一。 SPICE 模型不正确且存在米勒感应导通问题(在实际器件中、这种情况不会发生、但可能是模型出错)、或者您看到的电流是正常的 FET 输出电容充电电流。由于该边沿是硬开关边沿、当 FET 导通时、电流浪涌至远高于负载电流的时间是正常的、在此期间、过大的电流用于对 FET 输出电容进行充电和放电。然而、这种电流浪涌看起来比我预期的要高、因此需要进一步调查。我将尝试使用我们内部未加密的 SPICE 模型重新生成该波形、并向您返回导致该电涌的原因。

此致、

Nathan

0 admin 7 年多前

TI__Guru**** 2411150 points

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您好 Nathan、

感谢您的回答。很高兴听到 LMG5200中的驱动器与 LMG1205类似。在您或 Lixing 再次与我联系之前、我会将您的反馈标记为我问题的解决方案。感谢大家的努力！

期待收到您的回复、

马西米兰

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