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[参考译文] UCC27611:用于高侧配置时的非预期输出关断

Guru**** 2390755 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27611

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/1244331/ucc27611-un-intended-turn-off-of-output-when-used-in-high-side-configuration

器件型号:UCC27611

您好、TI!

我将使用 UCC27611将标准 MOSFET 半桥驱动器转换为 GaN 电平。 半桥驱动器来自降压/升压控制器 IC 并使用自举。

转换器在此配置下工作、但在某些工作点、高侧驱动器的开关状态不稳定。

下图显示了"良好"开关周期。

下图表示开关循环"不良"。 高侧上的 UCC27611在它开启后关断65ns。 ~50ns 后、它会重新开启。 该周期重复几次、直到稳定在高电平状态。  

当驱动器启动该开关行为时、时序非常一致。 向 VDD 和 VREF 添加1uF 电容不会改变该行为。 我还向输入引脚添加了100 pF、但未产生影响。 该行为似乎取决于低侧 FET 的占空比。 当高侧驱动器停顿时间较长时、我获得了良好的开关周期、低侧 FET 具有低占空比、并出现了多个开关事件。

我使用差分探头测量了电源电压、它在5.6V 时看起来非常稳定、基准稳定在5V。

与 UCC27611和 GaN FET 的开关速度相比、~60ns 的时序相对较长、因此它与开关噪声无关。  您知道 UCC27611的行为为什么是这样的吗?  

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    尊敬的 Martin:

    让我分享一些标记在捕获上的评论:

    似乎这些输出随机关闭、但当它们关闭时、我认为 IN 上的电压可能会降至~2V 的导通阈值以下。 在这个规模上很难判断。 我圈出的另一个问题似乎是单独的故障模式。 在这个例子中、差异显然保持在高电平、但似乎 CONTROL/HS 正在下降。

    只要满足以下条件、驱动器就应该始终输出高电平:

    IN+必须为高电平、IN-必须为低电平、VREF 必须高于 UVLO。 或者它可以配置为反相、但我假设您没有这样做。 无论如何、如果驱动器输出下降、则必须满足其中一种条件、或者驱动器本身必须损坏。  

    当出现这些问题之一时、我会发现提供所有这些电压的捕捉功能非常有用。 如果可能、差分测量使查看发生的情况变得容易得多。 我知道您提到了测量电压、但是在发生这种情况时还是在直流平均值条件下进行了瞬态测量? 如果问题发生时一切正常、那么我们就知道驱动程序出现了问题、我们可以尝试对此进行调查。 否则、我希望首先查看最简单的解释。

    如果没有差分探针、您能否添加一个数学函数来显示差分电压? 或者至少具有非常清晰的 HS 波形、以便我可以看到差异?  

    谢谢。

    A·M·

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    尊敬的 Alexander:

    谢谢你。 请查看下面的测量结果。

    差分测量是使用高电压差分探头进行的。 因此、它在其感测电缆上收集的噪声比在电路板上收集的噪声多。

    我已经将探针连接到了因 UCC 采用小封装而位于 UCC 另一侧的电容器上。 电容在焊垫上通过过孔连接至另一侧的 UCC。 虽然这并不完美、但我认为这对我看到的时间常数(65ns)没有影响。

    VDD

    VDD 

    VDD 显示在低电平时间内重新充电。

    参考电压

     

    IN+

    IN+  IN+ zomm+

    IN-直接连接到 UCC 的 GND。

    我认为"同步故障模式"不是故障。 电感器中的电流 过低、无法对结电容进行放电。  

    此致、

     马丁

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    尊敬的 Martin:

    除了短暂地超过 VREF absmax 之外、一切看起来都非常好。 此外、这可能就是您所说的噪声。 通常、如果驱动器损坏、则会损坏、无法恢复。 我感到惊讶的是、多个逻辑错误看起来是没有损坏的。  

    很抱歉添加到列表、但您也能通过 HS 捕获 OUTH/L w.r.t。 此外、您能否捕获负载电流? 也许负载电流可以解释为什么它似乎是如此随机发生的。 我预计该电压会随低侧的占空比而变化。

    可能值得实施这样的方案。 不过、我会等到我们进一步缩小根本原因之后再做。 这有助于确保驱动器所连接的 HS 节点不会变为太负、从而不会导致问题。

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    尊敬的 Alexander:

    当我将导线连接到 GaN FET 栅极时、栅极驱动器的"关断时间"和周期数得以缩短、从而提升了栅极驱动器的运行。 将导线连接到差分探头可以进一步改善这种情况。 拔下导线、反转至原始状态。

    使用差分探头测量 GaN 栅极:

     

    差分探头断开连接但导线连接:

    (与之前在同一工作点的3个脉冲相比、仅一个"关闭"脉冲。)

     

    使栅极驱动器跳闸的栅极上看起来有一些"噪声"/"振荡"、即使这没有被探头追踪。 有什么想法可以抑制这种情况吗? 我将 UCC27611用于 EPC2202、它在 OUTH 上具有2.4欧姆电阻器并直接连接到 OUTL。  

    您是否认为、增加栅极电阻器、添加~10k 下拉电阻器或一些额外的栅源电容会有所帮助?  

    我尝试进行电流测量、但这需要对设置进行更大的更改。

    此致、

     马丁

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    尊敬的 Martin:  

    Alex 目前是 OOO 的假期。 当他返回时、他会返回给您。  

    谢谢!

    此致!  

    薇薇安

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    尊敬的 Martin:

    我对振铃仍然不是很确定、添加导线有帮助是很奇怪的。 您是否意味着栅极节点上的悬空导线、另一端在空气中悬空以将探头连接到? 在您捕获的图像中、栅极振铃并不是很糟糕、直到它突然关闭再打开。 快速关断然后导通几乎类似于双脉冲测试、并会导致振铃。 无论如何、解决振铃的最佳选择是增加 Rg 或 Cgs。 下拉电阻器的影响应该很小、但可能值得尝试。 可能存在可以减少的 VREF 过度充电问题。  

    您是否尝试过切换 IC 或任何其他组件? 像 IN-这样的引脚是否可能具有不良连接? 否则、我认为最好的选择就是尽可能地降低噪声。 VDD 和 VREF 引脚特别重要、因为它们上的噪声会耦合到器件的逻辑电路中并导致问题(尽管通常会产生更多的噪声和破坏性)。  

    我在您的很多捕获中注意到了一件奇怪的事情、那就是发出的脉冲上的下冲很小:

    我在大多数捕获中看到这种趋势、除了可能的负载电流外、我想不出原因来解释原因。 我认为有必要调查这方面。

    谢谢。

    A·M·

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    尊敬的 Alexander:

    感谢您的支持。

    我设法将栅极导通电阻增加到10欧姆(原为2.4欧姆)、使系统稳定运行。 我怀疑 dv/dt 在高侧配置中过高、即使我无法完全理解这一点。

    我将在下一次 迭代中尝试对布局进行一些可能的改进、但电阻器更改现在对我有效。

    此致、

     马丁  

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    尊敬的 Martin:

    很高兴听到车的变化是有效的! 感谢您分享了哪些有用信息;以后可能会有所帮助。

    谢谢。

    A·M·