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[参考译文] UCC21750-Q1:栅极电流差异/如何输出最大电流?

Guru**** 2770855 points

Other Parts Discussed in Thread: UCC21750

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/933176/ucc21750-q1-gate-current-discrepancy-how-do-i-get-most-current-out

器件型号:UCC21750-Q1
主题中讨论的其他器件:UCC21750

大家好、

我使用 UCC21750/-Q1制作了一个原型、以检查可拉取的电流以驱动 IGBT。 我使用了0.24uF (0.12uF x2)来仿真 IGBT 的栅极电荷(24V 摆幅时为~5.7uC)、并使用0.7欧姆来仿真 RG_INTERNAL。 此外、RG_HIGH 和 RG_LOW 使用了1.4欧姆。 实际上、我对 IGBT 的内部栅极电阻施加的0.7欧姆电阻使用了相同的器件(1.4欧姆、1225封装尺寸)、仅使用两个并联器件。 驱动电平为+15/-9、摆幅为24伏。

使用这些值、电流应达到或非常接近驱动器数据表中指定的+/-10A。 我没有直接测量电流的方法、因此我只探测0.7欧姆。 我以两个值运行该函数-~4kHz 和~40kHz。 两种情况下的功耗均在电源规格范围内:电源输出在~4kHz 时为~25.5V、在~40kHz 时为~23.75;因此存在一些负载。

这里是栅极电流路径的图片:

R1是外部充电电阻、R2是外部放电电阻、R3 // R4模拟 IGBT 的内部栅极电阻。 下面是连接到发射极节点(栅极电流返回)的下一层图片:

由于我有一个不间断的返回路径、我相信我有一个低电感布局。 但是、我发现在~4kHz 开关频率下、我的电流接近8A、而不是10A (黄色波形是0.7欧姆两端的电压):

(您需要将电压除以0.7以获得电流)

更糟糕的是、当我将开关频率提高到~40kHz 时、电流会下降:

我已经研究了以下因素、但我认为这些因素并未解释低于设计的电流以及在高负载下进一步降低的原因:

单凭电源负载不能说明减少的原因(有关值、请参阅上文)

1.4欧姆的温度系数为100 ppm/K

驱动器功率耗散也在限制范围内

您能帮我了解一下这里发生了什么、以及如何解决这个问题吗?

谢谢!

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    您好 Saurabh、

    此设备的专家目前不在办公室、但很快会回答您的问题。

    此致、

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    好的、谢谢 Richard。

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    尊敬的 Saurabh:

    驱动器电流使用以下公式计算、对于您的情况、Ron=1.4ohm、RG_int=0.7 Ω、RH_eff 是驱动器内部上拉等效电阻、约为0.7 Ω、因此 Isource_pk = 24/(0.7+1.4+0.7)= 8.57A、这接近于您的测量值。

    对于40kHz 运行情况、我估计电路板上应该有相当多的功率损耗(您可以检查电源电压和电流)、这将导致电路板和驱动器的温度升高、驱动器内部 MOSFET RDS (on)在高温下会更高。

    我们为该器件提供了峰值电流和热计算器、可在产品页面 https://www.ti.com/product/UCC21750-Q1上找到该计算器

    您可能会发现它很有用。

    谢谢、如果您有任何其他问题、请告诉我。

    此致、

    江姚

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    您好、Gangyao、

    感谢你的答复。 对于4kHz 运行、我对充电电流感到满意、但根据设计、放电电流应该更高(24V/(0.3 + 1.4 + 0.7)= 10A)。 而我在充电和放电期间测量的电流大致相同。

    我还签出了 Excel 工具。 在散热选项卡中、ROU_eff 和 ROL 不受功率耗散和结温的影响、因此我无法真正估算器件输出阻抗的上升。 结温约为70-100摄氏度时、您是否有任何镇流因子?

    谢谢你。

    最棒的

    Saurabh

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    尊敬的 Saurabh:

    用于电流计算的电压应为(VDD-VEE)-VGS、在开通 t0时 Vgs=0V、因此(VDD-VEE)用于计算峰值电流、这假设栅极环路电感为0nH。 但在实际电路中、栅极环路电感将限制 t0电流、电流在波形中导通后约50ns 达到最大值、但 t=50ns 时的 VGS 不再为0V、因此峰值电流应小于计算值。

    如果可以同时测量 Vgs、则可以在 t=50ns 时减去 Vgs 进行计算。 对于放电阶段、还请同时测量 Vgs、并使用 t=50ns 时的 VGA 计算电流。

    如果是 Tj<=150C、则 ROL_eff =0.7、ROL=0.3、因此对于25C、该值应更低、棒球场系数约为70%。

    此致、

    江姚

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    你好 Gangyao,这是有道理的--我的电流不是从零的峰值开始的。

    我有一个相关的问题--我选择了1.4欧姆,因为我不想超过峰值电流额定值。 实际上、如果我将1.4欧姆更改为1欧姆、我应该期待什么? 如果由于寄生电感导致的电流从未超过10A:没有问题。 但是、如果电流尝试超过10A、它会在10A 时饱和吗? 我是否会暂时超出输出级的电流额定值? 这是否会导致任何问题?

    谢谢、

    Saurabh

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    尊敬的 Saurabh:

    10A 是饱和电流、您可能会以非常低的 Rg 从测试中获得更高的电流、尤其是在室温下、但它可能会在某些极端情况下饱和并产生额外的损耗。 因此设计应避免出现大于10A 电流的情况。

    此致、

    江姚

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    听起来不错的 Gangyao、我将用1欧姆交换电阻器、以查看是否可以在我承诺之前将其设置为几乎10A、但并不是很安静。

    感谢你的帮助!

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    您好、Gangyao、

    我有最后一个问题。 "...但它可能会在某些临界情况下饱和并产生额外损耗。" 您是指驱动器 UCC21750中还是 IGBT 中的额外损耗? 如果您是 IGBT、您能否解释损耗机制?

    谢谢、

    Saurabh

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    尊敬的 Saurabh:

    我的意思是、如果驱动器 UCC21750的上拉/下拉 MOSFET 饱和、则会产生额外的损耗。

    此致、

    江姚

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    谢谢你 Gangyao。