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[参考译文] UCC21542:并联驱动2个大型 MOSFET 是否安全?

Guru**** 1144180 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21542
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/1258957/ucc21542-is-it-safe-to-drive-2-large-mosfets-in-parallel

器件型号:UCC21542

您好、TI:

我使用 UCC21542驱动半桥模块、最终会提供相关原理图。 电桥的每个臂都包含两个并联的 MOSFET。 每个臂的辅助电源为15V (隔离式)。 使用齐纳二极管为栅极驱动器生成+12V/-3V。 这意味着 VDD 为12V、VSS 为-3V。

MOSFET 为 NVH4L040N65S3F、数据表为 attached.e2e.ti.com/.../0815.MOSFET.pdf

1)每个 MOSFET 的 Qg_total 为160nc@10V。 开关频率为50kHz。 因此,MOSFET 充放电的总功耗约为2*160e-9*1.5*15*50e3*2=0.72W。 是这样吗? G-S 之间的外部电容为100pF、可以忽略。  

2) 2)栅极电阻器由两部分组成:在每个 MOSFET 的 G 端子和 S 端子上放置两个单独的1Ω 电阻器;在二极管用于减少关断电阻器时、公共1Ω 电阻器用作另一个导通电阻器。 这样、如果 两个 MOSFET 相等、则等效导通电阻为2Ω、而关断电阻为1Ω。

3) 3) 每个 MOSFET 的内部栅极电阻为1.9Ω。 因此、等效内部栅极电阻器为0.95Ω。

4) 4)我被数据表提供的 UCC21542功耗计算公式弄糊涂。 我想 UCC21542不应该超过其限值了。

但是、当直流链路总线电压增加到150V、而负载电流为30A 直流时。UCC21542损坏、但 MOSFET 正常。

您能帮助解决我的问题吗?

1) 1) UCC21542损坏的最可能原因是什么?  

2) 2)功耗是否超过 UCC21542的限制?

3) 3)在 G 端子和 S 端子上同时放置电阻器是否正确?  我认为并联两个 MOSFET 应该是必要的。

4)我会尝试增加外部导通电阻器、但我不确定这是否是正确的解决方案。

谢谢、此致。


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    尊敬的嘉兴:

    1.功率应为 Qg * Vgs* Fsw。 根据 NVH4L040N65S3F 数据表中的图表7160*1.5听起来对于栅极电荷有点高。 但160n*1.5*15V*50kHz 仅为180mw。 我看不出额外的2*2在哪里输入方程。

    2.最可能的损坏原因是开关节点振铃和电源上的瞬态过压,这与功耗无关。 您是否具有输出电压和开关节点电压测试得到的波形?

    您的电路原理图应该可以正常工作、但您可能必须添加保护二极管并改进布局。

    此致、

    肖恩

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    你好、Sean、非常感谢你的回复。

    1) 1)因为使用2个 MOSFET 并联。 此外、UCC21542数据表中提供的公式(12)显示存在另一个系数为2。

    2) 2)开关节点振铃为何会导致 UCC21542的输出引脚出现过压? 我觉得辅助电源对针脚电压保持冷静吗?

    3)如果振铃导致损坏、是否意味着我需要增大外部栅极电阻器来抑制振铃?

    4) 4)应 将保护二极管放置在何处? 在 MOSFET 侧还是在驱动 IC 侧?

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    尊敬的嘉兴:

    栅极电压会在开关节点谐振时产生共振、并会损坏驱动器。 这是消除逆变器电路中形成谐振 LC 振荡电路非常重要的众多原因之一。 您是否有任何测量结果可以告诉我这是否是可能的损坏来源? 我认为功耗是可能造成即时故障的原因。  

    作为概念验证、您可以增加外部栅极电阻器、但通常您希望在最终设计中尽可能减小该电阻器、因为它会降低驱动强度并增加开关损耗。 通常、首先要优化的是电源元件布局和去耦。

    功耗对于确定偏置电源的大小很重要、但它通常不是栅极驱动器的损坏源、除非在最大负载下通过靠近电源开关的位置使其发热。

    此致、

    肖恩

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    尊敬的 Sean、感谢您的回复。 我 将尝试改进 PCB 布局以减少 LC 谐振。 如果问题得到解决、我将不断更新此帖子。

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    尊敬的嘉兴:  

    我还想为缓冲器电路留出空间、因为一旦布局经过优化、它们可以帮助进一步减少振铃。 祝您设计顺利。

    此致、

    肖恩