[参考译文] UCC21222：长时间死区的实际限制？

尊敬的 Vlad：

即使对于100ns 死区时间设置、该引脚也对噪声敏感。 但是、我们正在发布此器件的更新；该更新的第一个版本是 UCC21551、现已提供样片、但今年晚些时候将发布不同的版本。 它大大改进了 DT 引脚的内部滤波、并允许您将死区时间更准确地设置为更长的间隔。

使用100nF 外部电容器时、最高额定设置为500ns、但是我看到它用了高达2us。 当它变为有效开路以及输入确定重叠时、我未进行测量。 我可以尝试测试它、然后回复给您。

由于具有长期可靠性、汽车客户通常对电阻超过200k 的电阻有内部规则。

此致、

肖恩

谢谢 Sean 的回复。

如果您能通过测试确认、我们能够可靠地制造至少2us DT (或更多 DT)、假设实施干净、连接 DT 电阻器的旁路电容器以及芯片的 VCCI 和靠近芯片引脚的组件...

否则我现在就好像遇到了麻烦。 我需要说明高侧 MOSFET 栅极电容放电的长延迟、 关闭时、  与低侧快速开启重叠... 因此 DT 太短不会阻止可能的击穿...如果 DT 时间不够、我们需要更改半桥的设计。

请告诉我。

法拉德

我刚找到 TI 的另一款类似产品：  UCC21320Q

您好、Vivian、我们 H 桥中的高侧 P-mos 不是直接由驱动器输出驱动、而是在 N-mos 逆变器之后、而是由驱动器驱动。 这种反相 N-mos 工作得很快,没有引入延迟,但 P-mos 的充电和放电取决于主要总线电压分压器的电流,这是相当限制(分压器的功率耗散), 我无法将 P-MOS 栅极的电流增加到一定程度以将放电时间限制在3us 以下。

但这是不同的主题。 这里的主题是如何得到一个死区时间设置至少3uS ? 同样、UCC21320Q 的 TI 数据表详细说明了最大 DT 电阻器500KOhm -这会生成5uS DT。 TI 是如何得到这一价值的？ 是否进行了测试？ 同样、UCC21222具有相同的 DT 范围？ 数据表甚至没有提到 DT 电阻器允许的范围。

我认为,栅极驱动器的所有数据表,如果他们有 DT 功能,必须阐明所产生的 DT 的实际限制。 目前、所有开发人员都要自己进行研究、以便在数据表中找出这个缺失的参数。 (公平地说、这适用于许多栅极驱动器制造商)。

尊敬的 Vlad：  

感谢您的信息。 假期结束后、请 Sean 对 DT 范围做出评论。  
此致！  

薇薇安

谢谢 Sean、您的测试对我来说非常重要、可用于做出最终决定。 我可以尝试为1us DT 进行全新设置。  但是、您推荐的其他 TI 驱动器令人困惑。

• 我查看了新的 UCC2451芯片数据表-仅允许高达100K DT 电阻器、可转换为仅873nS 最大值、并比使用此电阻器(1us)的 UCC21222更短 DT。 (甚至不提供此芯片)
• 前面讨论的 UCC21320QD 芯片允许高达500K 的电流、根据数据表、该电流会转换为5uS。 问题仍然存在:这种信息可以被信任吗? (我们可以获得此芯片)
• 您提到的 UCC21530与 UCC21222

我无法处理输入信号、因为它们是 MCU 的嵌入式计时器自动产生的、作为对传感器输入的响应。 如果传感器混乱、H 桥产生的控件可能混乱。

对于 H 桥设计,我从一个"经典"的设计开始,使用 N-mos 高侧和自举电容,这是一个错误,因为我们不使用 PWM 进行 H 桥控制。 复位后不会切换到使自举电容器升压、但 H 桥的状态必须针对请求的输入开启。

我仍然希望从您那里获得更多有关 UCC21320QD 的信息。 即使从其电子表格中得出的5uS 要求太多、但它仍然可以提供比以上所有选项都更可靠的 DT。

再次感谢、

弗拉德·布兰希

尊敬的 Vlad：

 UCC21551在本周是全新推出、并且已快速取出所有第一批产品进行样片采集。 它是在我们新晶圆厂的300毫米晶圆上制造的、因此在不久的将来、它的可用性和成本将比 UCC21530高得多。 我想强调的是、这也是基于 UCC21530客户反馈的改进型设计。  

不容易操作信号源很有道理。 从我的测试中观察到的情况。 是否能够在您的软件中添加死区时间？ 如果要制作电机控制器、InstaSpin 示例代码中提供了死区时间设置。 我记得我能够设置2us，我不认为有一个上限。

自举电路是为高侧驱动器供电的最简单、最便宜的方案。 最好的方法是使用"隔离式偏置电源"或隔离式直流/直流转换器。 它本质上是一个小型反激式转换器、也可以是推挽式、可能外加一个以开关节点为基准的次级 LDO。 它浮动在开关节点顶部、并为高侧隔离驱动器供电、而不考虑 PWM。 这也提供了电隔离。 大多数人使用 SN6501和 LDO 之类的分立式解决方案、但 TI 有一整条专门用于提供此功能的产品线、以及一个 E2E 表单。 UCC14141是集成解决方案的示例。

虽然 UCC21530数据表可能显示为5us、但我发现即使是在较低的值下、UCC21320死区时间也存在很多噪声问题。 我认为这只是电流输入信号和恒定噪声的降低导致的设计限制。 我认为它确实不会比 UCC21551具有更长的可用死区时间。

 此致、

肖恩

如果我从您的信息中正确理解、那么所有这些 UCC21320、UCC21530、UCC21222以及可能的新 UCC2451驱动器都因相同的原因在 DT 电阻器输入引脚上受到噪声的影响-所有驱动器都具有非常低的感应电流(如果 DT 较长、则为10uA 或更低)。 在这种情况下、替换我们现有的 UCC21222库存将不起作用。

我不明白您建议使用隔离式浮动电源的方法、同时对 H 桥的高侧使用 N-MOS。 我们已经为 H 桥和 UCC21222驱动器的输出使用了隔离式(从 MCU 电源)直流/直流转换器、但我不知道如何在没有自举电容器的情况下使用 N-Mos 来实现该目的。 TI 是否有任何有关该解决方案的应用手册？ 我在 TI 的"圣经"应用手册中没有看到对此类解决方案的引用(见下文)、或者如果我对它的描述不明白的话、也许是我不理解。

昨天、我使用互补 BJT 驱动 P-MOS 栅极对更新后的高侧开关运行 SPICE 仿真。 这是 TI《圣经》中关于 MOSFET 栅极驱动解决方案 的 MOSFET 和 IGBT 栅极驱动电路基本原理的一项建议 。 我发现的解决方案位于图 20 . (我阅读过本 TI 应用手册，就像星期天学校的福音研究一样)

一旦我把这个互补的 BJT 对纳入栅极电路,高侧栅极电容的放电就降低到1.5uS。 我可以很容易地把低侧 MOSFET 的导通调到相同的延迟,从高侧到低侧的关断都有相同的延迟! 在这种情况下、为防止击穿、所需 DT 可能低至1uS (100kOhm DT 电阻器)、或者甚至更低、以确保存在任何真实情况下的差异(例如、 MOSFET 的栅极开关阈值会随着温度的变化而变化...)。

看起来我们将能够使用我们现有的 UCC21222库存、未来即使没有根本差异、但抗噪声性能可能会稍好一些、也可使用 UCC21551 (可用时)。

感谢您的帮助

弗拉德·布兰希

我可能理解了您关于在没有 PWM 输入的情况下对 H 桥的高侧使用 N-MOS 的建议。 MOSFET 和 IGBT 栅极驱动器电路的基本原理图21中是否有建议 ？ 如果是,-我把它从考虑. MOSFET 源极的栅极开关在很大程度上受电感性负载的 EMF 影响-这是一个很大的问题。

尊敬的 Vlad：

UCC21551在 DT 设置上具有抗尖峰脉冲滤波器、有助于消除噪声。 它仍对低频噪声敏感、但比以前的器件要好得多。

这个应用手册确实是一本圣经! 我用它的训词构建了我的第一个电机逆变器、我希望有一天能在 TI 遇见 Lazlo。 他现在基本上是首席技术官。

自他的应用手册问世以来、我想知道低功耗"隔离式偏置电源"是否是一项新技术。 我今年刚刚转岗到这支团队(来自 HSAMPS)、许多客户确实使用隔离式直流/直流转换器为其高侧隔离式栅极驱动器供电。 下面是  有关不同类型的概述演示(<-link)。 最常见的是"半分布式"、其中一个变压器用于4个反激式输出：一个输出用于所有低侧驱动器、一个输出用于每个高侧。

与自举相比、它无需 PWM、支持负关断(更高的开关速度和米勒保护)、还可在启动期间防止高侧米勒导通。

基本上、"隔离式偏置驱动器"是一个额外的隔离式直流/直流电源、该电源仅适用于每个高侧驱动器并替代每个自举电容器。 不、图21是另一回事。 我认为这不会对非常高的"输入电压"起作用。  

 BJT 图腾柱具有更高的 gm、因此在栅极米勒平坦区域具有更强的驱动强度。 TI 只是不能将其集成到低成本300mm CMOS 晶圆上的栅极驱动器中。  

我仍然认为 通过 NMOS 降低 Rdson、而非 PMOS 有一定的优势、而且您可能仍想考虑使用"隔离式偏置电源"、但我很高兴您找到了一种有效的解决方案。

我很高兴见到您、并且祝您设计顺利。

此致、

肖恩

是的、对于 DT 电阻器、最好使用去毛刺滤波器... 如果很难让更高的电流流入 DT 测量引脚来降低噪声、至少要提供多大的噪声保护、我将会注意到、 mouser.com 会在将来有库存时提供这些电流以供订购。 同时,正如当地人在这里说:"如果它不是坏的,不要修复它。"  可以继续使用 UCC21222。。。 现在、利用 SPICE 中的电阻器值并在栅极使用图腾柱 BJT、我得到的关闭延迟低于下侧开启的时间！  因此、感谢该应用手册中的解决方案(如果您认识作者、请说我对他的"感谢")、额外的保护 DT 时间可以足够低、从而可由 UCC21222保护

再次感谢

弗拉德