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[参考译文] UCC27211:自举电源问题

Guru**** 2386620 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27211, CSD18535KCS, LM5101A
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/731425/ucc27211-bootstrap-supply-questions

器件型号:UCC27211
主题中讨论的其他器件: CSD18535KCSLM5101A

尊敬的先生:  

我一直使用 ucc27211来驱动高侧 MOSFET。 但我没有获得所需的输出。 输出波形如下图所示。 如何减少纹波以获得所需的输出?

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    您好 Hitesh、
    感谢您关注 UCC27211。 为了帮助解决您的问题和疑虑、我需要更多信息。
    您能否确认示波器图、信号名称、振幅和时间刻度上的波形。 它看起来是驱动器上的 HS 引脚或 HO 引脚接地。
    如果这是 HO 至接地信号、您能否提供 HO 至接地和 HS 至接地的图形、或者首选的是 HO-HS 差分信号和 HS 至接地的图形。
    振铃可能发生在 HS 信号接地端。
    您能否提供电路的图示或说明? 转换器类型、输入电压、输出电压和负载电流。

    此致、
    Richard Herring
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    使用 UCC27211驱动同步降压转换器的高侧 MOSFET。  
    高侧 MOSFET 漏极的输入电压最大值约为40V。
    UCC27211的输入为10V。  
    图中所示的波形为空载条件。  
    我使用了的自举电容  
    0.1uF、50KHz 时 PWM 输入为3.3V。
    所附的输出波形为高侧 MOSFET 的10.5V 输入至漏极。
    电路图。
    图1.HO 和地

    图2.HS 和接地
     

     
    图3。 LO 和 GND

     
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    您好 Hitesh、
    感谢您提供 UCC27211应用的更详细的波形。 查看 HS 到接地的第二幅图、您可以看到开关节点上存在振铃。 由于第1幅图是 HO 至地、因此 HS 上的振铃出现在该布线上。 由于高侧 MOSFET 由 HO-HS 差分驱动、这并不意味着 MOSFET Vgs 上存在所有这种振铃。
    在关断期间流过 MOSFET 体二极管的电流导通的情况下、HO、HS 和 LO 的波形与我预期的波形相同。
    当 HO-GND 为高电平时、高侧 MOSFET 导通、电流在 MOSFET 导通期间流动。 当 HO-GND 到达中点时、HO-HS 信号较低、但由于 MOSFET 体二极管中存在电流、HS 仍然很高、在此期间、由于体二极管 VF、您可以看到 HS 会略微上升。
    当 HS-GND 接近 GND 时、LO 为高电平、低侧 FET 导通。 当 HS-GND 变为浅负时、LO 关闭、流过低侧 FET 体二极管的电流将导通。
    当低侧 FET 体二极管导通且开启高侧 FET 时、必须强制低侧体二极管关断、从而在寄生布局电感中产生高电流并产生这种高振铃。 这在同步降压型应用中很常见。
    为了减少振铃、您可以尝试多种方法。 1) 1)查找具有更快体二极管 TRR 额定值的 MOSFET、以更快地关闭体二极管。
    2) 2)通过从高侧 MOSFET 漏极到 Cin 以及从低侧 MOSFET 源极到 Cin 的极短布线连接改进布局。 在 FET 附近添加高频陶瓷旁路电容器会大有帮助。
    3) 3)您可以通过添加栅极电阻来降低高侧 MOSFET 的导通速度、这将在开关节点上升时降低 dV/dt。

    请通过选择该主题上的绿色按钮来确认这是否有用。

    此致
    Richard Herring
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    使用 CSD18535KCS MOSFET.can 指导我应该使用的电容值。
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    您好 Hitesh、
    LM5101A 数据表在第9.2.2节中提供了有关自举电容器大小调整的良好指导。
    首先根据 MOSFET 和驱动器静态电流以及开关频率确定 Qtotal。
    Q TOTAL = Qgmax + Ihbs (Dmax/Fsw = 81nC + 1uA (Dmax/50kHz)= 81.03nC。 因此、与静态电流相比、栅极电荷占主导地位。
    Cboot=Qtotal/deltaVhb。 其中 Δ VHB 是 HB 电容器上的纹波。
    最坏情况下、HB 纹波电压应为 VHB 峰值减去最坏情况下的 VHB 下降 UVLO。
    这将是10V VDD -自举二极管压降、或9.3V。 最坏情况下 VHB 下降为~7V。 因此、Δ VHB 最大为2.3V。
    Cbbot = 81nc/2.3V = 35nC。 我们建议在该最小值基础上留出相当大的裕度、以考虑电容器容差与温度和电压以及 Cboot 再充电可能跳过的周期。 因此、所示的0.1uF 是自举电容器的合理值。
    对于 CVDD、我们建议与 Cboot 的比率为10倍、对于0.1uF 自举电容、建议为1uF。

    请使用该主题上的绿色按钮确认这是否回答了您的问题。

    此致
    Richard Herring
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    尊敬的先生、我还无法 解决我的问题、

    我的设计中是否存在任何问题、因为我的 Cboot 也是正确的(.1uF)并且我使用的是 CSD18535KCS MOSFET。

    PCB 板的 PFA。

    让我知道我可以进行哪些更改。

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    您好 Hitesh、

    感谢您提供布局。 如果我能够更好地了解您希望改善波形的内容、我们可以尝试进行更改以改善输出信号。 您希望减少的高频振铃吗? 或者、您是否有一个问题、为什么 HS 到接地波形上存在一个阶跃?

    我对您提供的驱动程序布局有一些意见。 布局中的一些东西可能会导致栅极驱动器振铃、从而影响动力总成的运行。

    从 C4 (VDD 电容)到引脚7 (VSS)的布线非常长。 这种长布线将导致栅极驱动电流环路中产生显著的寄生电感、从而导致 Vgs 上出现振铃。 您能不能尝试将 C4移到靠近 VDD 和 VSS 引脚的位置、看看这是否有用。

    同样、C5/C6 HB 电容器到引脚2和4的布线布线也很长、这也会导致高寄生电感产生相同的问题、可能导致 Vgs 波形中出现高振铃。 尝试将 C5/C6或一个等效的电容值放置在靠近 IC 引脚2和4的位置。

    您能告诉我布局中所示电感器的用途吗? FET 的开关节点是否将电感器作为负载驱动?

    尝试有关驱动器布局的两个建议、并确认您想要实现的所需输出波形是什么。 或您想要改进的方面。

    此致、

    Richard Herring