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[参考译文] UCC28951:初级侧 MOSFE'故障

Guru**** 2535750 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28951, UCC28950

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/1345414/ucc28951-primary-side-mosfets-fault

器件型号:UCC28951
主题中讨论的其他器件: UCC28950

您好!

在测试2.5kW PSFB 设计时、它可以成功工作、并在10%负载(5.3A)下提供预期的48V 输出。 但是、随着负载增加到大约8-9A、MOSFET B 和 C 会损坏(所有桥臂都会短接)。 因此、会使输入短路。

在 AB 腿的散热器的热胶带上可以看到明显的灼伤痕迹。 (表明 B 比 C 加热得更多、C 也短路、但散热器的热胶带上没有烧痕)。

MOSFET A 和 D 正常。

正如预期的那样、MOSFET A 和 B 在10%负载时不在 ZVS 上运行、这与 CD 桥臂在 ZVS 下运行并且 加热相对较少不同。  

蓝色:MOSFET B 的 Vds;

橙色:MOSFET B 的 VGS

使用的初级侧 MOSFET 为(IPP65R110CFDXKSA2)、使用的散热器为(SK 481 50 - Fischer Elektronik)。

如何防止 MOSFET B 和 C 损坏?

此致、

Nishant S

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    您好!

    FET 会因过流、过压和/或过热而失效。  您需要确定哪个是导致 FET 发生故障的原因。  您应该研究流经 H 桥 FET 和变压器初级的电流、以确保电流行为符合预期。  我还会评估您的 E 和 F FET 时序、以确保它是正确的。

    以下链接将为您提供一个 Excel 设计工具、该工具将通过使用 UCC28951进行 PSFB 的分步设计过程。  本应用手册中还有一个 Excel 设计工具、应用手册中有一个指向该工具的链接。  我相信您会发现应用手册和设计工具会有所帮助。  此信息将帮助您设置 FET 时序;并计算元件损耗以及如何设置控制器以帮助保护 FET 免受过流影响。

    https://www.ti.com/lit/pdf/slua560

    此致、

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    您好!

    是的、Excel 工具可供参考、并且 MOSFET 是根据其建议的值选择的。

    在进行强制空气冷却后、此次所有初级 MOSFET 均能正常工作(经测试高达9A)。

    在电流级、我们在次级侧使用肖特基二极管(IDH20G65C6XKSA1)而不是 MOSFET 进行了测试。

    缓冲电路的计算通过给定链路的公式进行了验证。 缓冲器电路

    采用 Xmer 匝数比为6:1:1、Llk 为0.89uH、峰值电流为57.29A (来自 Excel 工具 IPS)。 选择的 RCD 缓冲电路为电容器(0.22uF)、二极管(600V SiC 超快速恢复二极管)和电阻器(1k Ω、35W Arcol)。

    现在问题出在使用同步200V MOSFET (IPP120N20NFD)而非肖特基二极管之后。 在这种情况下、同步 MOSFET 会短路(由于高电压尖峰)。  

    在使用相同缓冲电路的情况下、当在次级侧使用肖特基二极管代替 SR MOSFET 时、电路板可提供预期的48V 输出。  

    缓冲器故障损坏 MOSFET。 如何改进缓冲器?

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    您好!

    您是否考虑过在 SR 上使用 RCD 缓冲器而不是缓冲器?

    缓冲器电路正好抑制振铃。  您可能需要添加 RCD 钳位来保护 FET。

    此致、

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    您好!

    对不起,我是在谈刚果民盟的钳制本身。

     

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    您好!

    谢谢您告诉我。   

    此致、

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    您好!

    首先、即使使用 RCD 钳位缓冲器电路(具有上述值)和同步 MOSFET (如上所述)后也是如此。 同步 MOSFET 桥臂会短路。  


    在第二项测试中、在次级侧使用额定电压为650V 的肖特基二极管代替同步 MOSFET、并使用强制空气冷却功能。 这次在17%的负载(9A)下、初级侧 MOSFET 短路(额定电压也为650V)。

    以下所有波形均为10%负载(CR)(5A)(输入电压:400V)时的波形

    探测 CS 引脚波形。 该波形与 UCC28950应用手册中给出的波形不同。  

    图 CS 引脚处的波形。

    电流检测变压器次级端子的波形如下所示。  

    图 电流检测变压器次级端子上的波形。

    有时在启动时、会听到电路板发出嘀嗒声(当输出电压逐渐升高时)。 这是由断续模式导致的、并通过探测 SS 引脚进行验证。 一旦输出处于稳定状态、就没有噪声。

    图 启动时的 SS 引脚波形。

    其他时候、软启动工作正常。

    图:5A (10%负载)下启动时 CS 引脚和 SS 引脚的波形

    蓝色:SS 引脚波形
    橙色:CS 引脚波形。

    CS 引脚信号中是否存在可导致初级 MOSFET 发生故障的任何问题?

    为什么电路偶尔会进入断续模式? 电流检测电路是否存在任何问题?

    此致、

    尼桑特

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    您好!

    等待您的回复。

    此致、

    尼桑特

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    您好!

    您的 SR FET 是否会发生故障。  它们将由于过流/过压和/或过热而出现故障。

    我同意电流检测信号看起来不正确。  它也不应上下接地。

    如果您无法使用电流感应变压器正确测量初级电流、您将无法保护该设计和 FET。

    因此、您需要做的第一件事是弄清 CS 信号看起来不正确的原因并解决这个问题。

    以下链接将为您提供应用手册、该应用手册介绍了相移全桥中 UCC28951的分步设计过程。

    有一节介绍了如何设置 CS 变压器。  这应该能帮助您仔细检查 CS 变压器的配置和设置。

    https://www.ti.com/lit/pdf/slua560

    以下链接可为您提供 UCC28950/1 600 W 评估模块用户指南。  您可以使用经过验证的设计的原理图和布局。  您可以使用此原理图和布局作为参考、并将其与您的设计进行比较、以查看与您的设计是否有任何差异。  这可能对 故障排除过程有所帮助。  您可能还需要订购此 EVM 以评估设计性能。

    https://www.ti.com/lit/pdf/sluu421

    在清理 CS 信号之前、我不建议淹没设计。  我还会禁用 SR、直到清理 CS 信号。

    此致、