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[参考译文] UCC27201:Boostrap 配置

Guru**** 1133870 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27201
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/1294094/ucc27201-boostrap-cap

器件型号:UCC27201

在客户产品发布几年后、客户发现一些故障从现场返回。 包括 MOSFET 和自举电容器在内的故障部分。

原理图中的 DC57和 DC58是22uF 电容器、而有一个示例。 添加了二极管。

使用22uF x2较高的自举电容器时、是否存在风险? 请说明更多详细信息和建议。  

应用:电动踏板车

直流母线:48V

此致

布赖恩

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    嘿、Brian、

    感谢您关于 UCC27201的问题。

    这里有一点涉及到大电容、比如您的自举电容器。 初始启动会很长、因为为这些电容器充电需要很长时间才能开始开关。 VDD 到 HB 的电流也很大、用于为这些电容器充电。 此电流受到自举电阻器的限制、DR112也可以看到这一点。 对于较大的自举电容器、重要的是旁路电容器的电容要比自举电容器高10倍。 因此、DC60、DC61和 DC62的电容应该是 DC57和 DC58的10倍。

    对于这些电容器选择、我们建议为此使用陶瓷 X7R 电容器、因为它们在高频下循环。 使用电解电容器时、由于循环周期太多、它们通常不会持续使用任何陶瓷电容器。

    帮助这些大型电容器处理这些快速瞬变的一种可能方法是直接在 HB-HS 节点上添加一个100nF 小型 X7R 陶瓷电容器。 这将具有更快的充电速度、并且能够比大型电容器更好地处理瞬变。

    如果您有任何进一步的问题、请告诉我。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    感谢 William、

    下面是一些需要确认的其他具体问题、请加以澄清。  

    1.在数据表中、显示 HB 旁路电容器的典型范围为0.022uF 至0.1uF。 当设计此器件时不应成为一个限制因素、因为您提到"使用大型自举电容器时、旁路电容器的电容必须是自举电容器的10倍"、是正确的吗?

    2.现有的客户电路是否有任何问题,不做任何修改? 是否有可能损坏外部 FET 或其他元件? 如果是、它是如何形成的?

    看起来存在很大的问题、因为现有旁路电容器的电容不是自举电容器的10倍、对吧?

    3.当 DC57和 DC58使用22uF 自举电容时、是否需要并联0.1uF 旁路电容来实现抗噪功能?

    此致

    布赖恩

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    嘿、Brian、

    1.我使用的术语与数据表中的术语似乎存在一些差异。 数据表中提及的 HB 旁路电容器是从 HB 到 HS 的自举电容器。 我之前提到的旁路电容器位于 VDD 到 GND 之间。 这在数据表第9节"电源相关建议"的末尾进行了一定程度的讨论。 在您的方案中、旁路电容器是 DC60、DC61和 DC62、具体取决于哪个电容器靠近 IC 放置。 建议采用自举电路时、靠近 VDD IC 引脚的旁路电容(HB-GND)应至少比自举电容(HB-HS)大10倍。 您可以在此 链接中参阅半桥配置的自举电路选择应用手册

    2、 对于 FET 和自举电容发生的损伤、很难判断其中一个是引起了另外一个还是同时发生了故障。 如果 DC57和 DC58是电解电容器、则可能是故障的根源、因为这种半桥配置会经历快速的开关周期、因此这些电容器有时会随着时间的推移而磨损。

    3.通过添加100nF 的 HB-HS 电容器、可帮助改善开关周期中的抗噪性能和瞬变、这有助于改善这些大电容器、因为它们不适合快速循环。

    如果您有任何进一步的问题、请告诉我。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    非常感谢。 下面是其他问题。

    1.在上述过程中我们了解了如何获得 CAP 值。 但是、客户想知道最大值是多少。 HB-HS 引脚上的自举电容值是多少? 100uF 还是没有限制?  

    22uF x2的自举电容由数据表中基于具体 MOSFET 参数的公式计算得出、详情如下。

    2.在现有的应用电路中,VDD 上的电容是470uF,已经大于自举电容的10倍。 但是、客户系统采用三相拓扑、这意味着在使用三个 UCC27201单元。 对于三相拓扑、470uF 是否合适? 或者它需要470uF 的3倍。  

    此致

    布赖恩

    此致

    布赖恩

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    嘿、Brian、

    1.对于自举电容器可以在 HB-HS 上施加的电容值不一定限制。 电容较大时、启动时充电时间较长、因此此处需要低 ESR、因为高 ESR 会导致高侧栅极上出现压降并减慢电容器的循环过程、 而较大的电容器将具有较低的自谐振频率、这会在高频时导致问题、因为超出了该频率、然后电容器开始产生电感作用。

    • 您的运行频率是多少?
    • 这也在多大的占空比下工作?
    • 您的栅极电阻器的尺寸也是多少?
      • 我不确定您是否需要使用足够大的自举电容器、除非您的工作条件保证。 根据表中提供的信息、我没有获得那么高的所需电容。
    • UCC27201每侧是否要驱动3个 FET、是否有3个驱动器、总共18个 FET?

    2.对于 VDD 上10倍大的偏置电容,该电容应放置在靠近 IC 的位置,用于该单个驱动器。 您需要在每个栅极驱动器上放置一个10倍的电容器、如果需要、还可以在 VDD 上的其他位置放置一个电容器、但这不会考虑栅极驱动器所需的偏置电容器。

    如果您有任何疑问、请告诉我您找到的内容。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    谢谢。  

    1.可能没有对引导带电容器的限制、这意味着44uF (22uF x2)没有违反该规范。  

    2.在数据表中,它被指定为旁路电容(0.022至0.1uF)。 我们觉得旁路电容器和引导电容器之间的关系容易混淆吗? 您能指出、旁路电容器需要放置在 PCB 上的什么位置吗?

    此致

    布赖恩

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    嘿、Brian、

    1.您正确的说法是、这不违反规格、但大电容器在高开关频率下的性能不好、小电容器也不例外。 将该电容降低到低得多的值、从而允许使用低 ESR、陶瓷、表面贴装 X7R 电容器、并允许在 VDD 上使用更小的旁路电容器。

    2.我认为您是在参考第9节"电源要求"的底部。 在典型设置中、半桥栅极驱动器需要两个电容器。 下图中可以看到这一点。 自举电容器、该电容器位于尽可能靠近 IC 的位置、并连接 HB 到 HS。 这是一个本地去耦电容器、用于提供高侧驱动电流。 另一个电容器是偏置电容器或旁路电容器、位于尽可能靠近 IC 的位置、并将 VDD 连接到 VSS。 这用于通过 VDD 引脚提供的 HO 电流脉冲。 该电容器用于去耦、还应该是低 ESR、陶瓷、表面贴装、X7R 电容器。 建议旁路电容器比自举电容器至少大10倍。

    例如、如果您需要一个1uF 自举电容器、则至少需要一个10uF 的旁路电容器。

    如果您有任何进一步的问题、请告诉我。

    谢谢!

    威廉·摩尔