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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
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
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
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
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
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。
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
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
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