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[参考译文] UCC21710-Q1:不同的输入和输出死区时间

Guru**** 2381490 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21710-Q1
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/1227138/ucc21710-q1-different-dead-time-in-input-and-output

器件型号:UCC21710-Q1

大家好、

我正在将 UCC21710-Q1驱动器 IC 用于 SiC MOSFET (C3M0040120D)。 使用 DSP 板通过160ns 死区时间生成50kHz 信号。 下面给出了 DSP 卡的输出、死区时间为160ns。

相同的信号通过 FRC 电缆提供给驱动器板的输入、驱动器的输出如下所示  

我已经观察到死区时间差为350ns。 您能不能建议、为什么要在栅极脉冲中增加额外的死区时间。 我已根据数据表在驱动器 IC 的输入端添加了 RC (R=120R、C=56pF)滤波器。 下面提供了驱动器电路以供您参考  

 

提前感谢您的意见。  

此致

Umamaheswararao.

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    您好!

    简单来说、您是否在系统中使用多个栅极驱动器器件? 什么是 IN-信号? 请告诉我。  

    谢谢。

    Nancy

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    您好!

    谢谢你的答复。 是的、我使用两个栅极驱动器、一个用于顶部开关(高侧)、另一个用于底部开关(低侧)。 原理图如下所示

    IN+和 IN-信号是死区时间为160ns 的方波脉冲(可以在我的上一篇文章中找到此图)

    请在这方面提供帮助。

    谢谢

    Umamaheswararo

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    您好!

    感谢您的澄清。 我们期望有两个内置延迟:输入滤波器抗尖峰脉冲时间和传播延迟。 但是、这些延迟累积大约150ns。 可能导致此幅度的延迟的原因是触发了意外的 OC 故障。 您能否探测 OC 引脚、以了解情况是否如此?

    谢谢。

    Nancy

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    您好!

    谢谢你的答复。 我获取了 在有或没有 MOSFET 连接的情况下的 OC 引脚信号。 我还观察到、驱动器的相同输入(LS_IN 或 HS_IN)和输出信号(LS_OUT 或 HS_OUT)存在延迟。 我在下面添加了我的观察结果和数字

    驱动器死区时间分析

    1. 不带 MOSFET 连接的 OC 信号(在 CON1中、PIN-1和 PIN-2短接)

     

     

    CH2:UT3的 OC 引脚

    CH3:UT2的 OC 引脚

    1. 使用 MOSFET 连接的 OC 信号

    CH2:UT3的 OC 引脚

    CH3:UT2的 OC 引脚

     我还观察到、同一信号的输入和输出存在延迟、下面给出了这些延迟

     

    1. 不连接 MOSFET 的情况下的 LS-PWM_IN 输入(JT1端)和驱动器输出(CON1端)

     

    观察到死区时间是导通时间延迟和关断时间延迟之间的差异、即760ns

    1. 未连接 MOSFET 的驱动器的 HS-PWM_IN 输入(JT1处)和输出(CON1处)

    HS_PWM 信号延迟相同。

     提前感谢您的意见。  

    谢谢。

    Umamaheswararao.

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    您好!

    我明白了。 感谢您提供更多信息。 您可以恢复死区时间测量但测量靠近栅极驱动器的输出吗? 这将为我们提供更高的精确度。  

    谢谢。

    Nancy

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    您好!

    感谢您提供宝贵意见。 我已经解决了死区时间问题。 我发现控制卡中缺少接地连接。 输入和输出波形如下所示

     死区时间为340ns 的输入脉冲

    OUT_PULSES 死区时间为440ns 的输出脉冲

    如果没弄错、这100ns 是 IC 的传播延迟。  

    谢谢

    Umamaheswararo  

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    尊敬的 Umamaheswararao:

    为了更准确地测量、您应将光标置于 IN+的阈值电压处、当 VCC1 = 3.3V 时、这将是1.85V 变为高电平、1.52V 变为低电平。

    不过、这些结果与栅极驱动器的预期结果不同。 由于传播延迟不匹配、死区时间将存在细微差异、也会受到测量用光标放置位置的影响。

    此致、

    Andy Robles

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    Andy、您好!

    感谢您的答复。 我已经 在栅极驱动器 IC 附近测量了输入和输出。 提供了波形

    根据你们的计算(对于 Vcc 3.3V)、 在这里、Vcc 为5V、并且我将擦除器放置 在 IN+的阈值电压上、即2.8V 变为高电平、2.32V 变为低电平、下面给出了相同的情况

       

    死区时间约为460ns。 但我来自 DSP 的输入信号是340ns、需要额外增加120ns。

    1)该额外死区时间是否由 RC 滤波器造成? 您能否澄清一下。 如何为该 IC 设计 RC 滤波器、  

    2)我可以在 IN+(引脚10)和 IN-(引脚11)之间连接滤波电容器以限制噪声吗?如果可以、哪个值更适合?  

    IC 引脚上的 OUT 信号如下所示(无 MOSFET)

    死区时间约为500ns。 IC 可能由于传播延迟而增加了大约40ns 死区时间。  

    当我连接实际的 MOSFET 桥臂时、死区时间相同、但 会产生振荡。 下面给出了相同的波形(两个 MOSFET 的 Vgs)  

      

     当 I LOAD (9000W)转换器时、这些振荡的频率更高。 相应的 Vgs 信号如下所示

    3)你能告诉我,影响这个振荡的参数是什么,这是因为 Ron 和 roff 吗?

    我为 Ron 和 roff 选择了相同的(10欧姆)。

    4)罗恩和罗夫的最佳组合是什么。  

    提前感谢您的意见。

    此致

    Umamaheswaraaro.

      

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    您好!

    在 UT3中、不使用引脚 APWM 和 AIN。 如果我们不使用该引脚、建议的连接是什么。   

    谢谢。此致

    Umamaheswararao.

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    尊敬的 Umamaheswararao:

    死区时间约为460ns。 但我来自 DSP 的输入信号是340ns、需要额外增加120ns。

    1)该额外死区时间是否由 RC 滤波器造成? 您能否澄清一下。 如何为该 IC 设计 RC 滤波器、  

    [/报价]

    您是对的。 通过查看这些波形、您可以看到 DSP 状态在一个信号中从导通状态变为关断状态、在另一个信号中从关断状态变为导通状态、相差340ns、但从阈值(2.8V 和2.3V)来看、死区时间约为460ns。 这是由于栅极驱动器的 RC 输入导致的。 RC 滤波器可提高噪声条件下的输入信号稳健性。 由于 RC 引起的额外延迟必须包含在分析中、以确保根据要求获得目标死区时间。

    2)我可以在 IN+(引脚10)和 IN-(引脚11)之间连接滤波电容器来限制噪声吗?如果可以、哪个值最好?

    在栅极驱动器的输入引脚处使用 RC 滤波器来提高噪声条件下的输入信号稳健性是一种常见的做法。 采用良好的布局做法可降低噪声、而 RC 滤波器只是一种额外的保护。 RC 的时间常数越小、输入信号的压摆率就越快、但 RC 抗噪声的效率也就越低。 我们所见到的 R 的典型值为10Ω Ω 100Ω Ω 和10pF-330pF 电容器的典型值。

    3)你能告诉我,影响这个振荡的参数是什么,这是因为 Ron 和 roff 吗?

    我为 Ron 和 roff 选择了相同的(10欧姆)。

    4)罗恩和罗夫的最佳组合是什么。  

    [/报价]

    栅极振荡的因素之一是栅极环路中的寄生电感。 通过为整个栅极环路(驱动器输出和返回路径)使用宽迹线、可以最大程度地减小栅极驱动器输出到 MOSFET 栅极的物理距离、从而在布局中减小寄生电感。 寄生电感也可以通过增大栅极电阻值来减小阻尼、但这也会对开关速度产生负面影响。 铁氧体磁珠也可用于栅极路径、以降低高频噪声。 有关栅极振铃缓解方法的更多信息、您可以访问以下链接:

    在 UT3中,未使用引脚 APWM 和 AIN。 如果我们不使用该引脚、建议的连接是什么。   [/报价]

    不使用 AIN 至 APWM 功能时、AIN 引脚应短接至 COM、主器件中的 APWM 引脚应保持开路。

    此致、

    Andy Robles

    [/quote][/quote]
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    你好、Andy

    Andy Robles 说:

         我们所见到的 R 的典型值为10Ω Ω 100Ω Ω 和10pF-330pF 电容器的典型值。

    120Ω 您的建议,我已经添加了 RC 滤波器(R=20 Ω, C=220PF ). 这里有一点需要注意、这个 RC 滤波器连接在电压缓冲器之后(74AC573)、此 IC 的额定电流为+/- 25mA。 该电压缓冲器 IC 用于将3.3V 变为5V。  

    120Ω、在导通期间、施加在 RC 滤波器上的电压为5V、在启动时需要(5V/μ s) 41mA。 该电流高于 IC 的输出额定值。 如果我使用低于100Ω μ A 的电阻、它可能会消耗更多电流。  如何精确选择 R 和 C 的组合?  此 RC 滤波器对缓冲器 IC 的影响。  

    Andy Robles 说:

    铁氧体磁珠也可用于栅极路径、以降低高频噪声。

    感谢您的建议、我已将200Ω Ω、100MHz 铁氧体磁珠与外部栅极电阻器(15Ω Ω)配合使用。 现在、栅极信号噪声降低了。  

    但是、 导通和关断期间 Vgs 振荡为20Mhz、在变压器的初级电压中观察到相同情况、相应的波形如下所示

    感谢您提供宝贵意见

    此致

    Umamaheswararao.

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    尊敬的 Umamaheswararao:

    1. 现在、在导通120Ω 期间、施加在 RC 滤波器上的电压为5V、在启动时需要(5V/μ s) 41mA。 该电流高于 IC 的输出额定值。 如果我使用低于100Ω μ A 的电阻、它可能会消耗更多电流。  如何精确选择 R 和 C 的组合?  此 RC 滤波器对缓冲器 IC 的影响。  [/报价]

    RC 滤波器的电阻器完全用于滤波目的。 它不会显著增加缓冲器中的电流消耗。 栅极驱动器的输入 IN+引脚有一个与120欧姆串联的内部下拉电阻器。 内部下拉电阻的典型值为55kΩ Ω。 总电阻为55.12kΩ Ω 时、电流消耗将为55.12kΩ V/Δ V=~91uA。

    但是, 打开和关闭期间 Vgs 振荡为20Mhz,在变压器初级电压中观察到相同,相应波形如下

    似乎这些振荡在这些高功率应用中是典型的。 主电源环路路径振铃也受设计中的寄生电感影响。 最好尝试减少这种情况、方法是物理减小系统中的电源环路路径。

    此致、

    Andy Robles

    [/quote]