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[参考译文] LMG1020:为什么输入脉冲宽度比输出脉冲宽度大得多

Guru**** 2496895 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG1020

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/726095/lmg1020-why-is-input-pulse-width-substantially-larger-than-output-pulse-width

器件型号:LMG1020

您好!

我使用的是 TI 的 LMG1020-EVM 板。  我将对此进行测试、因为我计划在定制二极管驱动器设计中使用 LMG1020。  该 EVM 被宣传为支持1ns 脉宽的驱动器。  1ns 脉宽规格是否适用于 LMG1020?  我看到 LMG1020可以产生接近1ns 的脉冲、但在 GaN FET 的输出端看不到任何接近1ns 的脉冲。  根据输出、我是指通过二极管的"电流"波形。  绿线迹由 ThorLabs DET080C 探测器生成。  黄色迹线是电路板上 EPC GaN FET 的栅极。

我的测试设置在 GaN FET 的栅极产生~2ns 脉冲、但输出为~10ns。  我移除了负载电阻器并放置了一个二极管(OSRAM SPL PL90_3)作为负载。  随附了数据表。

e2e.ti.com/.../SPL-PL90_5F00_3_5F00_EN.pdf

我已尽可能短地切割了支脚、并以我能做到的最优化的方式连接(短引线、将干净的焊料焊接到焊盘以消除 ESL 等)。  在本例中、我使用30V 电压驱动二极管电源(J2)。  我注意到、如果我仅增加二极管功率、FET 输出宽度会大幅增大。  例如-在 J2上从30V 变为50V 会将输出脉冲宽度增加5倍。  此时仅增加二极管电压。   

 


总之、我有几个问题。

 TI 对该 EVM 的描述是、它可以生成1ns 的脉冲宽度、但 TI 是否意味着该1ns 仅适用于 LMG1020输出或实际 GaN FET 的性能?

2. 是否可以在输入电压为~60V 的情况下从该电路板获得2ns 脉冲。  我认为电路板的额定电压为75V、因此使用相当高的(例如60V)功率、您可以从 FET 产生2ns 脉冲吗?

3. 我注意到此开发板/EVM 上的与门仅在100Mbits 下(在数据表中)执行。  这让我相信与门只能产生10ns 的脉冲。  是这样吗? 与门似乎不能产生1ns 脉冲。   

4.下面的屏幕截图显示了当我增加二极管电压时探测器的响应。  这里有很多振荡。  下面的屏幕截图显示了 ThorLabs DET080C 的响应、就像上面提到的屏幕截图一样。  严格来说、这是光学测量。  使用此 EVM 进行二极管驱动是否是常见的电振铃?   

5、 为什么 FET 看起来导通速度快于关断速度?

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    Robbie 你好!

    我已将此主题分配给相应的联系人、他们将很快返回给您。

    此致、
    Mateo
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    谢谢您-我需要在这方面的支持。

    我认为我的问题可能是 GaN FET 栅极上的振铃。  我注意到 LMG1020 EVM 开发板为 OUTH 和 OUTL 提供了0r 电阻器、但数据表建议使用2欧姆电阻器。  我认为这可能是我的问题的一部分。

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    Robbie 您好!

    感谢您询问 LMG1020、很抱歉您迟到了。
    EVM UG 显示了在30V 电压下 EPC2019栅极上看到的1.5ns 脉冲。 应该可以在60V 时执行此操作。
    获得短脉冲最困难的部分是输出环路中的寄生效应。  确保将1-2ns 脉冲施加到 LMG1020的输入引脚也很重要。 2欧姆栅极电阻器只会减慢脉冲、但可能有助于振铃。 产生所有振铃的原因是在关断期间、存储在杂散电感中的电流没有位置、并且与 FET 的输出电容谐振。  由于没有电流流动、二极管软开关、因此导通时没有环形。 要实现小于2ns 的栅极脉冲(50%上升至50%下降)、您能否确认输入脉冲为1-2ns、如 EVM UG 的第7.1节所述? 您能否确认您的20%至80%上升时间是多少?

    谢谢、

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    Jeffery、

    非常感谢您的回答。 我将在本周获取更多测试数据以解决您的问题。 上面黄色的脉冲宽度是栅极脉冲。 它非常短且~2ns、但我会尽快进行进一步测试。

    关断时间会怎样? 看起来关断时间真的很长。 振荡(绿色轨迹)看起来像是在一个斜率上、这个斜率看起来像是由 FET 缓慢关闭所产生的一个斜坡。 您对此有什么意见吗? 理想情况下、FET 会快速导通和关断、因此不会出现光域模糊。
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    Robbie 您好!

    谢谢! 正确! 振铃位于 GaN 栅极的下降斜率上。 由于 LMG1020的非对称驱动电流、下降沿比上升沿慢。 该驱动器在快速脉冲所需的上升时间方面表现出色、并实现了良好的脉冲形状、允许下降沿变慢以实现更软的关断。 关断 FET 时、可能仍有电流流动、如果该电流突然停止、则寄生电感会被激发、并很快看到输出电容和共振。 为了实现更快的关断速度、请减小栅极电阻、从而不会阻碍峰值灌电流驱动电流。 激光脉冲的形状也取决于激光二极管引线、并有助于增加动力传动系统中的环路电感、从而扩大上升和下降时间。

    谢谢、
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    如何减小栅极电阻?  我使用的是 LMG1020 EVM。

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    栅极电阻器进行串联。 不过、开箱即用的电阻应为0欧姆。
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    正确。 它们现在为0r、因此我想知道是否还有其他事情可以做来缩短关断时间。
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    缩短激光二极管引线长度以降低寄生电感或使用更小的栅极电荷 GaN。

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    在该开发板的1.5nS 运行期间、TI 使用了哪些传感器/测试设备来测量脉宽?
    1.没有正确测量电脉宽的电气方法?
    2. TI 是否以光学方式测量了脉宽?
    3.如果是、您使用了什么探测器?
    4.测量脉冲宽度和峰值功率的最佳方法是什么?
    5.对于1.5nS 输出测试脉冲、TI 是否在二极管电压电容器组中加载了所有电容器?
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    Robbie 您好!

    感谢后续行动、

    1) 1) GaN 栅极的脉冲宽度是多少? GaN 峰值电流脉冲?
    2) 2)从光转换为电信号意味着测量光学接收器捕获的脉冲强度这是使用半功率脉宽方法、使用类似于 Thorlabs PDA150A 的光学功率计完成的。
    3) 3)使用的光学接收器是 Thorlabs DET08C (8GHz BW)
    4) 4)脉冲的峰值功率可以通过在脉冲的半功率脉冲宽度下对面积进行缩放来看出、这等于仪表测量的能量
    5) 5)所有电容器都已通电、并且在激光器打开之前有电压

    基本上、电容器会将能量转储到二极管中(我们还想知道峰值 FET 电流)。
    有两种间接测量电流的方法:
    •创建一个模型、以包含元件、连接和 PCB 布线的寄生电感。
    •测量激光产生的光脉冲产生的功率。
    二极管输出由 DET08C 检测到的光、以观察光脉冲峰值振幅的变化。
    该振幅与光功率成正比、但不与 WRT 能量/时间维度成比例
    因此、PDA150A 用于在功率至少为最大值一半的半最大值(FWHM)下测量全宽-这是由光计测量的脉冲面积或能量
    接下来、找到相应等效面积(FWHM)的峰值
    最后、用峰值推断曲线下的面积(在光脉冲的测量功率和计算出的峰值功率之间)
    所有这些信息均可在 TIDA www.ti.com/.../tidue52.pdf 的第13-19页找到
    这有道理吗? 让我知道哪一步不清楚。
    谢谢、
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    你好

    我也在查看 lmg1020 EVM 板。 您的帖子上方有问题。

    PLZ 让我知道激光峰值电流或峰值功率是多少? 当您 使用 OSRAM SPL PL90_3测试 lmg1020 EVM 时。

    如 LMG EVM UG 所述,   您能在2ns (脉宽)下获得50Apk 吗?

    您是否改善了较长的下降时间?  栅极电阻变为2欧姆时如何响铃。

    谢谢你。

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    您好、Choi、

    感谢后续行动、

    EVM UG 未提及测试的峰值电流、但 TIDA 在图3和13中确实如此

    让我检查一下我们是否使用 PL90_3进行了测试、并对您进行了错误更新。 我刚订购了这个 LD、希望自己也能测试一下。

    任何栅极电阻的振铃都应变得更好。 下降时间取决于漏极电流、因为 Id 在关断期间为输出电容充电。

    谢谢、

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    您好、Choi、

    我们从未测试过 PL90_3、但您应该能够实现类似的性能。

    谢谢、