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[参考译文] LM5113:高浪涌电流瞬态

Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5113, LMG1205, LM5113-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/1293710/lm5113-high-inrush-current-transient

器件型号:LM5113
主题中讨论的其他器件: LMG1205

大家好!

我们在采用 EPC2022 GaN-FET 的三相逆变器设计中采用了三个 LM5113。 我们不对导通和关断使用任何栅极电阻器。
n´t、我们在 gatedriver 输入端没有任何滤波器元件。
每个栅极驱动器通过直接连接到 VDD 和 VSS 引脚的1uF 去耦。 根据实际数据表、还放置了带有20R 串联电阻器的外部自举二极管。

开始时的初始情况如下:三个栅极驱动器由相同的5V 电压轨供电。 即使是自举电容器也已充满电、因为两个 PWM 输入都被驱动为低电平、并且开关节点为高阻抗。 自举电容器会进行充电、因为我们在每个开关节点都有一个分压器用于进行测量。 因此、当提供 VDD 时、自举电容器在该路径上充电有足够的时间。

我们发现、当我们开始使用 PWM 脉冲(高侧导通、低侧关断)命令驱动器指令命令时、第一个高侧导通脉冲会以某种方式被驱动器忽略。 该行为以某种方式
因为自举电容器可能尚未充电。 因此第一个脉冲图形在输出端不进行切换。 到目前为止一切顺利。

通过第二个 PWM 脉冲模式(高侧关断、低侧导通)、开关节点被驱动为低电平、这很好。 那么一切都正常。

我想说的一点是、当我们首次开启低侧时、三个电源驱动器会从5V 电源轨汲取非常高的浪涌电流(3A、持续300ns)、即使它们通过1uF MLCC 去耦(请参阅随附的图片)。 似乎必须对一些电容充电。

因此、由于引导电容器已充电、EPC2022的总栅极电荷仅为大约13nC、高浪涌电流(就在第一个低侧导通模式处)来自何处或流向何处?


您会说这种行为是正常的吗?

LM5113同时导通低侧的电流消耗。 时间刻度500ns/DIV、垂直:1A/DIV。

提前感谢。

  • 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。

    嗨、

    感谢您提出有关 LM5113的问题。

    当 HO 或 LO 变为高电平时、Vdd 会出现尖峰是正常的、这是流向 FET 的驱动器输出电流所必需的。 当低侧导通时、Vdd 必须为自举电容器充电并驱动低侧栅极电流。 总体而言、这是预期行为。

    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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    您好、William、

    感谢您的答复。

    但是、在我们发送任何 PWM 脉冲之前、自举电路已经充电了、并且忽略了驱动器的第一次高侧开关? 因此、所需的电荷应该仅用于开启低侧。
    是否有内部逻辑、在它以前没有看到低侧脉冲时忽略开启高侧?

    此致、

    克莱门斯

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    嘿、Clemens、

    如何测量自举电容器电压?

    需要测量 HB-HS、因为如果您要测量 HB-GND、您不确定电容器是否实际已充电。 这是因为 HS 节点可以浮动到更高的电压电平、使电容器只能充电到几伏、因此必须对其充电、因此第一个高电平信号将被忽略。

    您能给我介绍一下您的拓扑吗?或者给我详细介绍一下您的拓扑吗?

    在本例中、拓扑会更多地决定 HS 的状态。

    如果您有任何疑问、请告诉我您在此方面的发现。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    嘿、William、

    感谢您的建议使用差分探头测量自举电压。 首先、它是单端测量。
    事实证明、您是对的。 即使通过151k 电阻路径下拉开关节点、该节点仍在大约2.5V 的电压处浮动、并且自举电容器仅在2V 的电压下充电。 这就是忽略第一个 HS-PWM 脉冲的原因。

    我假设一条像这样的电流路径。 但在所有驱动器都关闭时、151k 可能需要一周时间才能拉低开关节点。

    我们还生成了一些波形、其中测量了三个 LM5113的输入电流、同时获得相同的 PWM 模式。 我们在靠近芯片的每个 VDD 引脚处放置2uF 去耦电容器:

    电流峰值大约为1.5A。 需要执行此操作来为三个220nF 的自举电容器(2V 到最高4.5V)充电、并同时导通三个 LS FET (EPC2022)。 在该电流波形中看不到从去耦电容器拉取的电流。
    您会说这是合理的吗? 您能告诉我一些有关内部自举路径的信息吗?
    根据数据表选择元件时、主电流是否使用自举电容器的外部电流路径? 为什么您决定在以后的版本中推荐外部自举组件?

    此致、

    克莱门斯

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    嘿、Clemens、

    感谢您提供波形和更新。

    在此提醒、不建议再在新设计中使用 LM5113、正如产品页上所注明的那样。 LM5113-Q1仍然是 WSON-10封装的有效器件、LMG1205是 DSBGA-12封装的有效器件。

    当驱动低侧时、电流路径为从 VDD 到 LO。 去耦电容器会已经被充电、因此它会从那里和 VDD 获取电流。 因此、在驱动器的峰值拉电流值为1.2A 并且需要为自举电容器充电的情况下、1.5A 的峰值是合理的。

    至于内部自举电路、特别是二极管、由于 HB 悬空(如果这样设置)、此二极管在这种情况下未导通。 因此、由于这种情况、电流路径是通过外部二极管到达高侧、而对于低侧、电流路径是到驱动器的 VDD。

    我无法具体解释为什么向此器件推荐外部二极管、就像在我介绍此产品系列之前那样、但是如果您需要集成二极管、可以选择 LMG1205。

    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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    至于内部自举电路,特别是二极管,由于 HB 悬空(如果这样设置),此二极管在这种情况下将不会开启(/quote]

    抱歉、我忘了画这条线了。 已替换以上其它的图片。

    非常感谢你的帮助 William。 我真的很感激!

    此致!

    克莱门斯