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[参考译文] LMG5200:上部 FET 为自举 C 充电的最短关断时间

Guru**** 2455560 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG5200, LMG1210

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/674923/lmg5200-minimal-off-time-for-upper-fet-to-recharge-the-bootstrap-c

器件型号:LMG5200
主题中讨论的其他器件: LMG1210

您好 TI

上部 FET 为自举 C 充电所需的最短关断时间是多少?

要计算此值、我需要电荷路径的内部 R、因此我可以计算电荷电路的 RC 时间常数。 我将使用手册中建议的0.1uF 自举 C。

此致

击败罗纳

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    您好、

    感谢您的关注。 有关此电阻信息、请参阅数据表中自举二极管器件的动态电阻。

    谢谢、此致、
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    你好,利兴

    感谢您的回复-是的、这将提供我要查找的信息。
    但结果让我有点麻烦:

    我尝试计算出我可以与上部 FET 接近的占空比1。 因此我进行了计算
    -根据您的公式(2)、我的最长导通时间(2 us)所用的费用
    -在100ns (调制指数0.9)和50ns (调制指数0.95)内替换此电荷所需的电流
    -在上述电流下自举二极管上的压降

    这使我知道自举 C 的电压需要下降多低才能消耗所需的再充电电流。 因此、我将该电压与最低电压进行了比较、上面的 FET 仍然正常工作(为此、我采用了 HB 欠压上升沿阈值 V_HBR。)

    我找到的内容:
    使用二极管正向电压、二极管 R 和 V_HBR 的典型值、一切都很好。
    但是、对于所有这些参数的最坏情况值:V_HBR、max=3.9V、VDH=1.0V、我几乎已经处于欠压跳闸电平(5V 电源电压减去1V 正向压降意味着自举电压仅为4.0V、且电流几乎为0、跳闸阈值为3.9V)。

    您在这里的体验如何? 对于上部 FET、我可以接近占空比1.0吗?
    (我的应用是 fPWM=500kHz 的直流/降压转换器应用)

    此致
    心搏
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    您好、您好、

    如数据表中所述、UVLO 的下降沿滞后为200mV。 因此、我不会对压降感到太担心。 此外、1V VDH 和3.9V (典型值3.2V)、 V_HBR 最大值均为最大值 电流为100mA。 我怀疑在使用 GaN 时您是否会有这样的电流。 但总体而言、这是极端情况、我们尚未观察到 LMG5200开关的问题。  

    2。用于最大 您可以使用数据表中的公式(2)来计算占空比。 您还可以使用更小的自举电容器来降低 RC 常数、以便为电容器充电。

    如果您真的要达到极限占空比、另一个建议是采用类似于"突发模式"的设计、其中您在500kHz 时具有接近1个占空比、但每隔一定的周期打开低侧 FET 的时间更长。 这可以帮助您维持自举电压。  

    谢谢、此致、

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    你好,利兴

    到您的点1.:
    如何理解迟滞:进行欠压保护
    -在(典型值3.2 /最大值3.9 V)时激活、并在(典型值3.2 /最大值3.9 V)+ 200mV 时复位、
    -在(典型值3.2 /最大值3.9 V)-200mV 时变为有效、并在(典型值3.2 /最大值3.9 V)时复位?

    您说我永远不会得到100mA。 如果我计算正确、我会:
    如果我希望具有500kHz 频率的 H 桥的调制指数为0.95、这意味着关闭50ns、开启1.95us。 因此、我必须在50ns 内替换大约6.1nC、这意味着平均电流为122mA。
    122mA 电流将在最坏情况下导致自举二极管上的电压降1.34V,因此在5V 电源电压下,我的电压会下降到3.66V。如果欠压保护在3.9V 时发生反应,我无法这样操作器件。
    (我甚至无法执行90%的调制指数)

    是的、没错、我确实将最坏的情况结合在一起。 但是、我将拥有大约1000个转换器板、其中每个转换器板包含2个 LMG5200、即大约2000个您的器件。 因此、如果没有系统排除最坏情况的组合(例如、跳闸级别仅在非常高的温度下才很高、但二极管 UF 和 R 很小)、我想该统计数据表明、我还将获得一些具有最坏情况组合的样本。
    您在这里的体验如何?
    无论如何、导致问题的主要原因是欠压阈值的高偏差。 该偏差是否真的很高?

    第2点:
    如果我理解正确、降低 C 值将不会有所帮助。 时间常数会变小、但一个导通周期中的 DV 也会变高。 但我必须在一段时间内更换一个指定的电荷,这并不取决于 C

    第3点:
    是的、好的一点。 谢谢

    会不会。 是否可以将一个电压分离的电压供应芯片连接到 HS-HB 引脚、以便不通过自举 C、而是从外部为上部驱动器级供电? 也许有人已经尝试过这种方法? 如果周围有经验就更好了。

    此致、非常感谢您的建议
    心搏
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    您好、

     只需澄清一下、上升沿最大值为3.9V、下降沿最大值为低于此值的典型值0.2V。 因此、如果它在某个时间点的电压高于3.7V、那么它通常仍应在低至3.7V 的电压下工作。

    您的自举电流计算看起来正确、但您的二极管压降计算错误。 数据表中指定的1V 二极管压降与动态电阻在100mA 下测量、因此比该值高22mA。 因此、您的电压比数据表上的1V 高0.022*2.8=0.0616V、或二极管上的总压降1.0616V。 因此、目前最坏的情况下、您的电压降至3.94V。

    此外、您的转换器上是否具有最小负载? 您的死区时间是多少? 当低侧 FET 导通时(仅适用于降压型转换器),最小负载将有助于向下推开关节点,并增加自举电压(大约为 IL*Rdson)。 死区时间期间的导通也会有所帮助、但更难以量化。

    如果这种情况不起作用(可能是由于电源变化或其他原因)、您可以小心地将外部二极管(甚至肖特基二极管)作为自举二极管、这有助于自举电压保持上升、 但是、您有责任确保高侧自举电压不会过充。 放置一个外部自举二极管将会破坏内部自举电压钳位机制。 或者、LMG1210驱动器+外部 FET 具有更灵活的自举配置、但限制较小。

    此致、

    Nathan

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    早上好、Nathan

    感谢您对二极管正向电压的澄清。
    因此、它的计算方式是
    uF=uf@100mA +(I-100mA)* Rdyn,对吗?

    Rdyn*I 中100mA 的偏移当然有用。

    我可能没有使用外部二极管得到该点。 您是否建议这样做、因为这样、我可以使用压降更小的二极管?

    如何将可能分离的5V 电源连接到 HB-HS 引脚? 您知道是否有人尝试过?
    当然、这可能会有问题、因为这会增加 HS 节点的寄生 C。

    此致、非常感谢
    心搏
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    您好、

    是的、您的二极管压降计算正确。

    如果使用外部自举二极管、则可以使用正向压降较低的肖特基二极管、从而放宽限制。 但是、LMG5200中的 HB-HS 钳位通过在自举电压达到高电平时禁用自举二极管来工作。 无法禁用外部自举、因此您可以通过放置外部自举二极管来移除内部 HB-HS 电压钳位。 因此、在这种情况下、您必须提供自己的钳位(可能使用并联5V 齐纳二极管或类似器件)。

    在 HB-HS 引脚之间施加5V 电位是为高侧供电的一种很好的方法、但这通常涉及产生一个接地电容较低的隔离式高侧电源。 这通常比其他方法更大且更昂贵、因此除非绝对需要、否则很少执行此操作(例如、如果您希望能够以100%占空比打开高侧、则需要执行此操作)。

    谢谢、

    Nathan

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    非常感谢、Nathan

    复活节快乐