[参考译文] BQ76200：由于关断延迟而导致短路测试期间发生放电 MOSFET 故障

您好、Monica、

我从原理图中看到许多元件都是 DNP、您在此测试(D8/D7/R35)期间是否组装了这些元件？ 所有这些都是针对该器件建议使用的元件。

我同意寄生振荡可能导致 FET 故障的原因。 我们有一篇很好的常见问题解答 E2E 文章、在讨论 FET 故障时我们参考了这篇文章：

• 如何调试短路测试导致的 FET 故障

您是否也能获得 FET 的栅源电压？ 您可以使用示波器的 Math 函数从 DSG FET 的栅极中减去源极电压。

是否选择了针对振荡频率的铁氧体磁珠？ 理想情况下、磁珠应在振荡频率下具有最高阻抗。

过去、我们还遇到了振荡问题、这些问题是在我们向 DSG FET 的漏极栅极添加小电容器后修复的。 如所示  图6. 添加了 CGD 的 DSG FET 的  适用于 bq76200高侧 N 通道 FET 驱动器的 FET 配置应用手册。 这高度依赖于系统、因此可能不适合您、但可能值得一试。

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

e2e.ti.com/.../8360.High-side-driver.pdf

我添加了新的原理图、实际上只有3个电阻器是 DNP、其余所有都已连接

您好、Monica、

感谢您的确认。 好极了。

我想您可以通过 R30上的测量(主要是栅极-源极电压)更清楚地显示关断期间的导通情况。 无论如何、我确实认为振荡是主要问题。 并查看漏极电压来确定导通电阻。

您是否执行过任何其他测试？ 例如增加 DSG 引脚电阻？

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

最初、我们使用 Battery Cycler 进行测试。 然后、我们连接了纯电阻负载。 我们观察到振荡和延迟通过电阻负载完全消除。 从而使振荡问题得到解决。 这是由于骑自行车者的负荷。

但是、在连续短路测试期间(接触负载直接短路)、放电 MOSFET 会造成损坏。 我们可以看到 IC 试图下拉栅极电压、PACK+变为负值、但 PACK+又上升、MOSFET 和保险丝损坏。

连接示波器快照(粉色- DSG、DSG 启用、黄色 PACK+、绿色电流)。 使用 MCU、可在200us 内检测到电流。 根据 Bq76200计算得出的 DSG 下降时间为5us、但它花费了大约100us。

您好、Monica、

这会返回到我在上面分享的常见问题解答帖子：

• 如何调试短路测试导致的 FET 故障

现在我们可以排除振荡(很高兴听到这个问题！)。

由于迹线/负载或电池上的电感、FET 关断期间可能会出现高电压瞬变；如果尖峰过大、可能会超过 MOSFET 的漏源额定值。  

放电也可能太慢、如果关断期间无法处理电流、MOSFET 可能会损坏、具体取决于 FET 的 SOA 以及其在线性区域内保持多长时间。

在导通/关断时找到适当的平衡是我们可能需要在这里确定的。 如果关断速度太慢、可以减小 DSG 电阻。  

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

正如您正确地说过的、  

1.我试图改变 Rdsg 到10欧姆。 此处提供的图形表示 Rdsg=10欧姆。

2.为让 MOSFET 在 SOA 短路电路中工作,需要增加放电电路中并联的 MOSFET 的数量?

3.所选 MOSFET 的 Vds 限值为100V，我们在测试过程中观察到它低于限值。 在开关期间限制振荡的方法是什么？ 我在 PACK+处连接了电容器和 TVS 二极管。 我也尝试添加缓冲器电路、但振荡没有变化。

请求您提供建议？

您好、Monica、

如果 FET 由于无法处理电流而出现故障 、那么我认为唯一的解决方案是：

1. 并联添加更多 MOSFET 以提高其电流能力
   1. 这实际上也会减慢关断速度、因此如果关断速度是导致问题的原因、可能不会太大。
2. 通过使用外部电路进一步增加关断速度。  
   1. 有很多关断电路可供使用。 我们使用过的经常使用的典型本地关断电路是 BJT 本地关断电路。 我们在中展示/描述了这些参数 第 5节并联 FET 测试电路 的  带有 BQ76952、BQ76942电池监视器的多个 FET 而不是应用、这虽然是用于不同部件、但此概念仍然适用。
   2. 请记住、如果关断速度太快、则电压瞬变可能会造成损坏。

振荡通常可以通过几种不同的方式进行处理、一种是在每个单独的 FET 栅极上安装铁氧体磁珠(FB)(我已经知道您已经安装了该铁氧体磁珠)、FB 在理想情况下可通过在振荡频率下具有高阻抗来抑制振荡、 这就是为什么选择一个以其为目标的 FB 非常重要。

另一种方法是使用固定电阻器而不是 FB、这会抑制振荡、但反过来也会在一定程度上降低开关速度、因为电阻在任何频率下都存在。 您可以尝试在这里使用固定电阻器的情况下进行测试。

另一个有用的方法是采用良好的 布局实践、尽可能减少寄生元件。 匹配的栅极布线、小关断环路、设计布线以实现低电感。 所有这些都有助于防止振荡。 即使选择 FET 也是不错的、栅源阈值电压差异较小的 FET 也不容易受到 振荡的影响。

几年前、我实际上在我们每年一次的 BMS 现场研讨会上都谈到了这个主题、这里是此演示的 PDF 文件： http://www.ti.com/lit/SLYP856

我将链接到了一些有助于设计 MOSFET 布局和电路的应用手册。 我在这里也介绍了关断电路、此处的资源也对这些电路进行了说明。

我还想说明另外一点、您是否也尝试过使用 DSG 引脚  R29电阻器运行同样的测试？ 例如、1千欧的电阻器？

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

非常感谢您共享此文档。 我将详细介绍并了解

在测试过程中观察到的另一件事是、在50us 内 PACK+(放电 MOSFET 的源极)与门达到零、电流为零。 MOSFET 也是安全的。

但不知何故、PACK+再次上升到 BAT+、GATE 再次跟随。 但是、在这种情况下、电流为零、因此 MOSFET 必须关闭。 但我无法理解为什么 Pack +在变为零后再次上升。 在 PACK+处连接的 CF 和 RF 是否导致问题？ 我选择了数据表中建议的最低值。 除了比较基准以外没有其他电容器、什么可能导致 PACK+再次上升。

您好、Monica、

我刚刚注意到了一点。 Q3图似乎不正确、体二极管是反向的、正确吗？ 如果 FET 的体二极管正确、这意味着该二极管会绕过 DSG FET。  

现在、对于您的新问题、在 PACK+上升期间是否连接了负载？  

如果在它变为低电平后暂时上升、这可能是由我之前介绍的瞬态导致的。 如果它的值更恒定、则可能只是漏电流、导致电压升高。

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

这是预充电 MOSFET。  这是符号错误、但实际上是相反的。 通过 在电路中使用 RD3P130SP、成功连接二极管。

它与 RC 滤波器的100us 输出一样稳定至 BAT+值、并在50us 内保持稳定、然后再次稳定下降。

射频、CF 可能会产生影响。 我使用了相同的建议值。 我曾尝试将 RF 从100更改为50、但没有变化。 我可以移除 CF 吗？  

您好、Monica、

不应移除 CF 电容器。 我认为射频或 CF 都不会导致此问题。 您可以看到 RF/CF 如何影响数据转换器中 DSG FET 的  bq76200简单应用原理图之外应用手册。

这可能是  FET 关断后由于电路板/负载寄生效应而导致的电压瞬变。 我可以想象、降低关断速度会导致 PACK+瞬态电压降低。

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

通过增加 Rdsg 电阻器增加关断时间？ 正如我之前提到的、我试图将 Rdsg 从0欧姆更改为1K、但振荡中有振荡。 我无法评论 PCB 布线、因为我无法进行切割和验证。  

您好、Monica、

是的、正确。 我建议进一步增加该值、看看瞬态的外观。

您可以尝试将其改为2千欧。  

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙

二极管？好的。

另外一点、在 EVM 板用户吉斯中、D2 (SMCJ75A、75V tvs 二极管为 DNP)和 D3 (器件型号- ES3D-E3/57T)连接、电压为200V。 但是、PACK+最大电压为70V。  

我应该连接 D2以限制传输吗？ 200V 的用途是什么？

您好、Monica、

D2用于正瞬态保护、如果您需要瞬态保护、我建议添加它。 PACK+绝对最大电压实际上为100V。

D2的用途是 反激二极管、因此可以防止一些负瞬态。 现在、它并不完全用于瞬态保护、但也可以用于反向充电器保护。 它是可以添加的最简单的反向充电器保护。 但是、我不建议为此使用该二极管。  

以下应用手册介绍了不同的反向充电器保护电路：

• bq76200反向电压注意事项

我建议使用中的电路、 第 2部分：低电压反向电压保护 。 添加反向充电器保护电路。

此致、

路易斯·埃尔南德斯·萨洛蒙