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[参考译文] UCC5310:UCC5310MCDWV 输出突然变为低电平

Guru**** 1940910 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC5310
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/1203534/ucc5310-ucc5310mcdwv-output-turning-low-abruptly

器件型号:UCC5310

我们正在使用 UCC5310MCDWV (宽体)栅极驱动器来驱动 SiC。 我们努力遵循有关栅极驱动器的所有建议和最佳实践。 输出突然变低。 我们还没有任何相同的解释。 IN-连接到 GND。

然后附上了一些波形和原理图。    您能帮助解决这个问题吗? 如果您需要更多信息、请告诉我们。

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    您好、Jitendra、

    一些可能导致缺少栅极电压波形的因素:

    1.输入信号上的噪声

    2. VCC1至 GND1的去耦不正确

    3. VCC2到 VEE2的去耦不正确 —特别是直接从 VCC2到 VEE2的去耦

    4. VCC1电源上的 UVLO

    5. VCC2电源上的 UVLO

    请告诉我这些是否是您问题的根本原因。

    此致、

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    Don、您好!

    您强调了 VCC2到 VEE2上似乎缺失的直接去耦。 测试的良好价值是什么? 谢谢。

    此致、

    吉滕德拉

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    大家好、DON、还有这里提到的 UVLO 恢复时间为30到50us、此时输出变为低电平的时间为~100nS。 我可以排除 UVLO 触发吗?

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    您好、Jitendra、

    我会使用0.1uF 与1uF 或2.2uF 的并联组合、以查看其是否有所改善。 尽可能靠近 IC 放置。 去耦环路中的任何寄生都会限制其有效性。

    此致、

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    您好、Jitendra、

    是的、这意味着它不是 UVLO 跳闸。

    此致、

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    Don、谢谢您。

    除上述内容外、我还需要您提供以下意见和建议:

       -之前,我们正在进行测试,信号从 launchpad 通过屏蔽电缆到电源卡,这是不够的。 现在、我们在直接将控制卡连接到电源板的情况下进行了测试、不存在驱动器突然变为低电平的问题。 我仍然担心驱动器 IN+信号上的噪声。 这对我来说不好。 此外、在 IN+引脚上使用更大的电容器也会导致 MCU 引脚过载、从而可能影响 MCU 可靠性。 在这种情况下、您有什么建议?

       -我们还单独测试了低侧和高侧 MOSFET (半桥模块)。 低侧栅极驱动相对于高侧要好得多。 高侧栅极驱动具有过度的振铃。 其中一个潜在的问题可能是从 VDD 电容器到 OUT 引脚到栅极以及从电容器的源极到 GND 返回的大导通电流环路。 我们在物理上受到限制、不得不减小环路尺寸、但不知道如何做到这一点。 你有什么建议吗?

       - UCC5310MCDWV 的电流能力看起来不足以驱动 CAB011M12FM3中的 MOSFET ,您可以建议一些替换部件号吗?

    此致、

    吉滕德拉

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    Jitendra、您好!

    我今天在为 Don 效力。

    您可以在 MCU 输出端之间放置一个10Ω 电阻器并使用1nF IN+输入电容器。 这将降低 MCU 输出上的负载、并为所有这些噪声组成16MHz 滤波器。  对于另一个滤波器极、您甚至可能需要使用10Ω 铁氧体磁珠而不是电阻器。 开关频率是多少? 通常、GPIO 可以处理20mA 周围的情况。  

    您的高侧输出到栅极环路有一点紧张、但您确定是因为这个原因吗? 高侧驱动器具有浮动电压、因此它们通常会产生更大的噪声。 我认为您需要在 VCC2到 VEE2之间连接一个电容器。 这应该有助于清理一下这些问题。 您是否能够在该电路板上添加一个(~100nF)进行初始测试并查看问题是否仍然存在?

    此致、

    肖恩

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    你好、Sean、谢谢。 开关频率为100kHz。

    是的、在获取这些结果之前、我直接在 VCC2和 VEE2之间添加了100nF 和1uF。

    此致、

    吉滕德拉

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    在升级到更大的器件之前、您应该首先尝试减少栅极驱动电阻器。 我通常以1/2的增量查看衰减情况是变好还是变差。 是否要尝试使用3.3和2.4电阻器来代替现在的6.8和5.1值?

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    尊敬的 Sean、感谢您提供宝贵的建议。 我们测试了使用非常低的电阻值(< 1欧姆)的情况。 MOSFET 内部 Rg 为~3欧姆。

    从低电平切换到高电平时、我的观察到栅极驱动器输出引脚摆幅为+10V (VCC2:+15V、VEE2:-4V)。 之后、上升到+15V 需要一些时间。 此外、我同时检查了栅极驱动器的电源、发现它是恒定的。

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    Jitendra、您好!

    输出是数据表第1页的图像中显示的"混合上拉结构"。 最后一伏电压由较慢的 PNP 上拉。 达到10V 的速度有多快、从那里达到15伏需要多长时间? 您能否发送示波器图像?

    10V 可能足以打开开关。 通过增加到15V 进一步降低电阻的幅度很小、因此可以延长一点时间。

    此致、

    肖恩  

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    尊敬的 Sean、感谢您提出正确的问题"我们如何确定原因"。 实际上、我们已经发现、我们观察到的大部分振铃都是由探头本身引入的。 我们在探头尖端使用了非常小的环路、结果差别很大。

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    尊敬的 Sean、以下是一些带有 Rg 3.4、2和0的高侧栅极布线。 您能建议一下 UCC5310MCDWV 是否适合这里、还是我们应该使用 UCC5350MCDWV?

    使用0欧姆电阻可以达到10V 的电压非常快、但我们不确定使用0欧姆电阻是否合适。 它是否会对栅极驱动器的可靠性产生长期影响?

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    Jitendra、您好!

    在我看来、具有0欧姆电阻的 UCC5310能足够快地驱动栅极、而不会有太多栅极共振。 使用0欧姆栅极电阻时需要注意的是器件温度。 栅极电容器必须对其所有能量乘以频率进行充电和放电。 栅极电阻器通常会消耗大部分功率、但0欧姆电阻器意味着驱动器必须灌入所有这些能量。 如果您在高频率下运行并且 PCB 中没有良好的散热、这通常只是一个问题。

    此致、

    肖恩  

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    尊敬的 Sean、感谢您的建议。

    我进行了损耗计算、发现结果是中等水平。

    除了您提出的建议外、在我们的设计中还需要注意的一点是、栅极驱动器放置在不会出现气流和高环境温度的位置。 由于空间限制、VCC2和 VEE2上的面积也较小。 所以我们将进行更多测量并做出决定。

    此致、

    吉滕德拉