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[参考译文] UCC27714:双脉冲测试时高侧 MOSFET 异常关闭

Guru**** 2502205 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27714

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/732687/ucc27714-high-side-mosfet-abnormal-turn-off-when-double-pulse-test

器件型号:UCC27714

嗨、大家好

我们的客户正在三相逆变器应用中使用 UCC27714驱动半桥 MOSFET。  高侧和低侧 MOSFET 包含两个并联的 MOSFET。 您可以看到原理图、其中我只显示 U 相。 V 相和 W 相与 U 相相同。

当客户执行双脉冲测试时。 测试电路如下:我们称之为高侧 MOS 测试

在此测试中、我们发现了一个问题: 有时第一个脉冲正常、但在第二个脉冲打开时、高侧驱动器将异常关闭。 您可以看到以下内容:

CH1:VDS;  CH2:ID;   CH3:HO 引脚;   CH4:HI 引脚;

在事件点放大:

我还要求客户在发生事件时测试 HB 引脚。 图片太多了。 我将在回复部分发布其他图片。

谢谢

Vincent

  • 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。

    我还要求客户在发生事件时测试 HB 引脚:

    因为我在数据表中的 Page25上找到了有关输出逻辑问题的一些说明。

    在整个双脉冲测试中、低侧 MOS 测试都是正常的。

    此外、我还要求客户更改一个较低的引导电容器1uF、以便再次进行测试。 仍然出现高侧 MOS 测试问题。  我的问题是:

    为什么第二个脉冲 HO 在 MOSFET 导通时下降? 如何解决此问题?

    我检查了电路板上的 PCB 布线、发现 高侧驱动布线很长。 我不确定它是否与其 PCB 迹线相关。 但是、如果是、您对此有什么建议吗?

    请帮我查看此问题吗? 感谢您的任何反馈。

    谢谢  

    Vincent

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    HB 引脚波形:

    CH1:VDS;CH2:ID;CH3:HB-VSS;CH4:HO 引脚;

    脉冲:

    高:3us;低:3us;

  • 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。
    您好 Vincent、
    感谢您为我们的客户提供 UCC27714支持。
    在查看波形时、高侧开关导通时会出现很多高频振铃。 您可以在示波器图中看到、即使是电流开始流动时的第1个脉冲、HO 上也会发生突发高频振铃、然后高侧驱动器会保持上升。 在第二个脉冲上、HO 在振铃期间提前终止脉冲。
    PCB 布局上的布线很长是一个问题、因为这会导致栅极驱动环路中产生高寄生电感、该寄生电感与 MOSFET 电容一起形成谐振电路、并在开关转换期间激励该电路。
    如果 UCC27714的输出环低于接地值、则可能需要考虑保持正确的输出状态。 我看到 MOSFET 的栅源极有一个二极管、看起来靠近 MOSFET、HO 到 HB 的二极管该器件应尽可能靠近 UCC27714 HO 和 HB 引脚。 为了限制 HO 至 HB 的负电压、在 HO 至 HS 之间添加尽可能靠近 IC 引脚的肖特基二极管。
    为了减少 MOSFET 导通期间的振铃、可以尝试一些方法。 增加 R27、导通栅极电阻、这将有助于降低 MOSFET Vgs 的 dV/dt 和 Vds。 此外、这种较高的电阻会降低栅极驱动器环路从驱动器到 MOSFET 栅极和源极的 Q 值。
    我看到 MOSFET 栅源极上的电容器占位符。 在栅源极上安装电容也有两种作用、当 MOSFET 开关和寄生漏极到栅极米勒电荷传输到栅极端子时、额外的电容会导致 Vgs 偏差更小。 米勒电荷传输很可能会启动栅极驱动波形上的振铃。 此外、电容还将用于减缓 Vgs dV/dt、从而降低 Vds dV/dt、从而降低米勒电容传输到栅极的峰值电流。

    请告诉我们这些建议中的任何一项是否解决了该问题。
    此致
    Richard Herring
  • 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。

    你(们)好 Richard

    感谢您对此问题的支持。 请查看下面我的问题:

    (1)"如果 UCC27714的输出振铃低于接地值、则可能会担心保持正确的输出状态。 我看到 MOSFET 的栅源极有一个二极管、看起来靠近 MOSFET、HO 到 HB 的二极管该器件应尽可能靠近 UCC27714 HO 和 HB 引脚。 为了限制 HO 至 HB 的负电压、在 HO 至 HS 之间添加尽可能靠近 IC 引脚的肖特基二极管。 "

    Vincent:我将尝试 通过跳线将二极管靠近 IC 放置。 没关系吗?

    (2)"为了减少 MOSFET 导通期间的振铃、可以尝试一些方法。 增加 R27、导通栅极电阻、这将有助于降低 MOSFET Vgs 的 dV/dt 和 Vds。 此外、这种较高的电阻会降低栅极驱动器环路从驱动器到 MOSFET 栅极和源极的 Q 值。"

    Vincent:我将尝试在 R27上使用不同的值。 但由于驱动电流限制:(15V-0.6V)/10ohm=1.4A。 我将尝试10欧 姆和15欧姆。 没关系吗? 或者 R27上的最大值是多少?

    (3)"我看到 MOSFET 栅源极上的电容器占位符。 在栅源极上安装电容也有两种作用、当 MOSFET 开关和寄生漏极到栅极米勒电荷传输到栅极端子时、额外的电容会导致 Vgs 偏差更小。 米勒电荷传输很可能会启动栅极驱动波形上的振铃。 此外、电容还将用于减缓 Vgs dV/dt、从而降低 Vds dV/dt、从而降低米勒电容传输到栅极的峰值电流。"

    Vincent:我将电容器放置在栅极和源极之间。 但是、您能告诉我们如何选择电容值吗? 计算该值的具体方法是什么? 我认为它应该接近 MOSFET 的寄生电容。  IPZA60R037P7数据表:CISS=5243pF;CRSs=1599;SO CGS=5243pF-1599pF=3.6nF... 因此、我将尝试在其上使用1nF~10nF 的电容。 没关系吗?

    谢谢

    Vincent

  • 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。
    还有一点:是什么原因导致 UCC27714的低输出? 过大的环会产生什么影响? UVLO 或其他一些产品?
    谢谢
    Vincent
  • 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。

    你(们)好 Richard

    我已经尝试了所有方法、但仍然发生了异常关闭。  我 通过跳线将二极管靠近 IC 放置;R27=10欧姆(15欧姆更差);CGS=10nF;我还要求客户捕获一些波形:   

    CH1:VDS (黄色);CH3:VDD-VSS (蓝色);CH4:Ho-HS

    放大:

    我们可以看到、对于 VDD-VSS、一些环将降至4V 以下。 我怀疑是因为 VDD UVLO。 有时、脉冲将正常、但 VDD-VSS 的振铃也会降至4V 以下。 因此、它可能与 VDD 电压无关。

    因此、我想知道 是什么导致 UCC27714的输出低。 过大的环会产生什么影响? UVLO 或其他一些产品?  

    感谢您的反馈。

    谢谢

    Vincent

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    您好 Vincent、
    为了将钳位二极管从 HO 放置到 HS、使用跳线进行连接可能不足够、因为导线将具有寄生电感、并且不会有效地限制潜在的负电压。
    对于异常脉冲的原因、如果 HO 电压低于 HS、则可能导致 IC 内部电路中的电流流动、从而导致 HO 进入不正确的输出状态。 您能否尝试将二极管物理放置并尽可能靠近 IC 引脚放置?
    我看到的另一个结果可能会导致 MOSFET Vgs 上的扰动、即从 HS 到 MOSFET 开关节点的 R37电阻器。 您能否让客户尝试为 R37放置一个零欧姆跳线?

    关于具体问题:使用跳线将 HO 连接到 HS 钳位二极管可能不会有效地钳位电压。
    对于 R27的最大值、这具体取决于应用、具体取决于 LO 和 HO 的死区时间、确保 MOSFET 可以在死区时间内关断、而在应用开关频率下、开关损耗对于用户来说是正常的。 上述15欧姆不应成为开启栅极电阻的问题。
    栅极上的建议添加电容。 这种做法的帮助在于、当 MOSFET 开关时、米勒电荷会在 VDS 上升时间内将电流传导至栅极、从而降低 Vgs 上的电压。 额外的电容将有助于在 VDS 上升期间降低负 Vgs 电平。 由于栅极驱动走线太长、因此您可能需要这样做来稳定 MOSFET 开关上的 Vgs。 此 MOSFET 上的 Qgd 为37nC、Qgs 为27nC、因此 Qgd 在理论上可以移除 Qgs 上的所有电荷。 使用10nF 电容器和5.2nF CGS 时、Qgd 可能会导致37nC/15nF 或~2.5V 的变化。

    示波器图上显示了 VDD 上的大振铃。 我将确认示波器探头是否使用短接地探头引线进行连接、接地和示波器尖端是否靠近 VDD 电容端子进行连接。 这是推荐用于所有探头的测试设置、如果探头接地端和尖端未靠近 IC 引脚放置、则探头可以指示更高的振铃和峰值。

    此致、
    Richard Herring