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[参考译文] UCC28061:UCC28061:功率 MOSFET 放大

Guru**** 2507545 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28061

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/1352084/ucc28061-ucc28061-power-mosfets-blown-up

主题中讨论的其他器件:UCC28061

您好!

继续我发表的上一篇文章 ("UCC28061:功率 MOSFET 有时会熔断") 我想和您分享新的测量结果、并探讨此设计中 MOSFET 可能存在的问题。

请查看以下测量结果:

1.测量启动时 U1的 GDA、GDB 引脚(CH-1 GDA, CH-3 GDB)-输入电压220V AC:




2. 测量启动时的 GS-Q1和 GS-Q3 -输入电压220V AC:




3. 测量 GS-Q1、GS-Q3为200W -输入电压220V AC:




4.测量启动时 CH1的 Gs -输入电压220V ,用更好的示波器(500MHz):




5.在启动时测量 VCC:



6. 测量 CS 引脚(U1)、GS-Q1 @ 170W (CH-1:GS、CH-3:CS)-输入220V AC:




7.测量 CS 引脚、GS-Q3启动(CH-1:GS-Q3、CH-3:CS 引脚)-输入220V AC:







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    8.测量 Q3在启动时的 DS 电流:

    注意:请注意、事实证明准确测量 MOSFET 的漏源电流具有挑战性。 为了简化测量、我必须在漏极和 PCB 之间添加一根导线。 但是、每次 MOSFET 在大约5秒后爆炸、使我无法获得测量值。 在最后一次尝试中、我使用了尽可能短的粗导线来测量电流。 尽管进行了多次测量、MOSFET 在几次启动后再次爆炸。

    请参阅图:

    1.测量设置失败:


    2.成功的测量 设置:




    测量 结果:


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    您好 Farhad:  

    我将尝试帮助您解决这个问题。  我花了一些时间查看 ~1个月前发布的 E2E 主题。   

    我需要进一步研究这一点、但 我最初的怀疑是噪声可能会进入 CS 输入端 并导致栅极驱动输出意外重新启动。  
    您的新 dv/dt 的开关速度可能比旧版 FET 快(因为电容更低)、因此更快的 FET 可能会耦合到电流检测网络。  

    PFC 级通常后跟直流/直流转换器。  当您 在 PFC 中更换了过时的 ST 微型 FET 时、是否也使用更新的更快的 MOSFET 替换了下流转换器中的任何 MOSFET?   我想知道直流/直流转换器的开关噪声是否也可能耦合到 PFC 电流检测中。  

    上述所有测试是通过电阻负载、电子负载还是在实际的直流/直流转换器运行的条件下完成的?  

    如果你今天回复,我将无法在下星期一之前回复。  

    此致、
    乌尔里希

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    您好 Farhad:  

    感谢您提供的额外漏极电流波形。  

    我没有看到那些在我张贴我的答复之前,因为我第一次张贴开放了几个小时,然后才答复。  
    当我打开第一个帖子时、这些波形出现了。

    我认为您在电流探测过程中遇到的故障是由于 MOSFET 没有散热器冷却装置而导致过热的结果。   
    我建议恢复对 MOSFET 的冷却、并将电流探头与每个升压电感器串联。  
    从中、我们可以同时查看每个开关周期的电感器电流、MOSFET 电流和输出二极管电流。   

    2ms/div 处的第一个屏幕截图显示被电流限制削波的电流。   
    您能否提供此波形的测试条件(输入和输出电压、负载功率等)?

    还请提供 PFC 输入和输出的设计目标。
    如前所述、我将在下星期一、4月22日之前回复。

    此致、
    乌尔里希  

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    尊敬的 Ulrich:

    感谢您的答复。

    如原理图中所示、有两个反激式器件:一个专用于驱动模块(主控制器)、而另一个用作电源(使用 UCC28061)。 最大功率输出估计约为600W、输出电压为48V、最大电流为12.5A。 输入电压范围为85V 到265V AC、频率范围为47至60Hz。

    将 PCB 连接到电源并激活后、主控制器通电。 然后发送信号、将继电器(K2、然后 K1)切换至 ON (打开)位置。 随后、主控制器在授权为输出供电之前验证线路上是否存在输出从器件。 因此、启动后会立即消耗极小的电流、从而实现光启动。

    因此、我选择了在启动期间不使用散热器来测量 Q3的漏源电流。

    最初、我曾尝试使用散热器来实现;但是、使用位于 PCB 顶部的带有大型散热器、电容器和变压器的功率元件确实具有挑战性。 因此、我诉诸更长的导线将 Q3的漏极连接到 PCB、从而与电流探针连接。 遗憾的是、MOSFET 在启动时爆炸、使我怀疑我添加的导线可能导致了问题的产生、正因为如此、我从照片中看到、将 MOSFET 焊接到 PCB 的 Bot 侧进行测量!




    有关 MOSFET 的问题、 我们仅在 SEMI 上使用新的 MOSFET Q1 Q3进行了替换。
    MOSFET 的区别如下所示:

    左侧是来自 ST 的原始(旧) MOSFET、右侧是来自 on-semi 的新 MOSFET、故障很多。

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    您好 Farhad:  

    感谢您提供有关系统的背景信息、并确认仅更改了 Q1和 Q3。
    这似乎表明新 MOSFET 的某些方面承受了更大的应力、或者更确切地说、旧 MOSFET 可以更好地处理现有应力。  
    我们需要找出这种压力是什么。  

    关于新 MOSFET 与旧 MOSFET 之间的差异、比您的比较图中突出显示的差异更多。
    我不认为脉冲漏极电流和单脉冲雪崩能量规格是主要疑似故障。  

    更可能的情况是、杂散电感导致从漏极到源极的峰值电压尖峰可能会使 VDS 额定值过应力。  
    由于新 FET 在~25V 以上具有较低的 Coss、因此关断 di/dt 可能要快得多、并且通过杂散电感产生的较高 di/dt 可能会产生较高的电压尖峰。   我不能说这是肯定的,但它是值得调查。   

    但探测必须在 MOSFET 正常安装在其散热器上的情况下进行、并使用"尖端和桶形"探头技术以避免拾取开关噪声。   同样、可以使用尖端和桶来探测 Vgs、以验证是否存在超过 Vgs 最大额定值的尖峰。   

    在许多具有缩放功能的启动屏幕快照中、我看到未缩放部分显示的栅极脉冲持续大约20~30ms、然后突然停止。   
    在与旧 MOSFET 相同的条件下、启动时是否会发生同样的情况?   
    您还能否捕获 PFC Vout 波形(100V/div)以查看其是否在栅极脉冲启动后20~30ms 进入过压状态?  
    尽管过冲可能没问题、但我想看看 OV 是否达到了相同的峰值幅度。   

    此致、
    乌尔里希

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    尊敬的 Ulrich:

    上面看到的照片是在我使用"尖端和桶"测量 GDA、GDB、U1的 CS 和 Q1的 GS 和 Q3的 GS 时拍摄的。 但无论如何、借助500MHz 示波器、我能够捕获尖峰(非常窄、例如小于50ns)。 请参见测量设置的以下图像:

    照片左侧是测量 MOSFET 的 GS、右图显示了测量 U1的 GDA、GDB 引脚:



    在启动阶段、GS 信号不依赖于 MOSFET 类型。 该阶段启动系统启动、将其转换为输出电压约为10V 的待机模式。 该系统等待从器件与输出线(48VPLN-、48VPLN+)的连接。 如果主控制器检测到这些器件、则输出电压会切换到48V、从而使系统能够正常运行。 随后、MOSFET 会根据负载要求调整其开关行为。

    启动时间最初约为28ms、然后系统将 进入待机模式、等待用户开启负载。  
    仅供参考:从属设备为用户键盘接口和 LED 驱动器、用户可通过用户界面键盘控制灯光。  



    我将进行测量以测量 PFC 输出(我想测量 C5)、但我不知道您对 OV 有什么看法? 我应该在哪里准确地测量,我没有得到!


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    尊敬的 Ulrich:

    我进行了更多测量、请参阅以下结果:

    测试设置:

    测量以下点:  

    CH-1:DS-Q3
    CH-2:GDA-U1
    CH-3:C5

    1.启动(200ms/dev)


    2. 启动(50ms/dev):




    3. 750ms 后启动+ 100W 负载:



    4. 启动(5ms/dev):





    不过、我知道您对 OV 的看法是什么、请让我来衡量一下。

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    尊敬的 Ulrich:

    我进行了更多测量、请参阅以下结果:

    测试设置:

    测量以下点:  

    CH-1:DS-Q3
    CH-2:GDA-U1
    CH-3:C5

    1.启动(200ms/dev)


    2. 启动(50ms/dev):




    3. 750ms 后启动+ 100W 负载:



    4. 启动(5ms/dev):





    不过、我知道您对 OV 的看法是什么、请让我来衡量一下。

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    尊敬的 Farhad:  

    感谢您提供的其他波形。  我同意、您肯定会使用尖端和桶形方法进行探测。  

    "OV"表示的不是"零伏"。  它是过压(Over-Voltage)的缩写。  
    我的意思是比较使用旧 FET 和新 FET 时 PFC 输出在启动时的过冲、看看是否有差异。  

    我很好奇、FET 的 Coss 差异是否会导致不同的关断延迟(每个开关周期)、从而导致启动时明显更高或更低的过冲(过压)。  我想知道、高 OV 和杂散电感产生的高尖峰是否会使新 MOSFET 的 VDS 承受过大的应力。   

    要检查此情况、您必须在5~10us/div 扫描速率下检查最后几个 Vds 周期、无 BW 限制。  这是 OV 的最高位置。

    此致、
    乌尔里希