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[参考译文] UCC21330:UCC21330:默认情况下栅极驱动器输出处于高电平

Guru**** 2381120 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21330
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/1447070/ucc21330-ucc21330-gate-driver-output-sits-high-by-default

器件型号:UCC21330

工具与软件:

大家好、

我将 UCC21330B-Q1用作电机控制器单元逆变器中的栅极驱动器。 虽然栅极脉冲在正常运行期间正常工作、但我在启动期间遇到了一个问题。 在微控制器开始运行并发送 PWM 输入(栅极驱动器无输入)之前、高侧输出(OUTA)保持在恒定的9V、低侧输出(OUTB)保持低电平。

为了进行调试、我已将 DISABLE 引脚和 DT 引脚连接至低电平。 不过、这种默认行为会出现问题、因为除非输入端接收到脉冲、否则高侧和低侧输出都应默认保持低电平。

如何解决此问题? 我已附上下面的原理图:

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    尊敬的 Srivatsen:

    这些是隔离式栅极驱动器。 相对于 VSSB、来自高侧的"低电平"输出可以是 VSSA=9V 和 OUTA =9V。 这不会将高侧开关导通、因为 Vgs 介于9V-9V=0V 之间。

    开关节点电压为9V 的原因很简单、因为两个半桥开关都断开时它为高阻态。 自举二极管仍然连接到 VCC_12V_DRIV、但初始自举电容器电压理论上为0V、并且在其另一端通过低侧开关的闭合接地之前、它不会充电至高达12V。

    这似乎不是问题。 如果在内部校准步骤中需要将开关节点接地、可以尝试在此步骤中在直流处关闭低侧开关。

    此致、

    Sean

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    感谢您的回复!
    数据表提到、如果输入最初为低电平、则输出也将保持低电平。 在 微控制器开启之前、我们无法保持低侧输入为低电平。 在这之前、输入 INA 和 INB 将保持悬空。  

    这似乎不是问题。 如果在内部校准步骤中需要将开关节点接地、则可以尝试在此步骤中将低侧开关关闭为直流。

    您能否在此基础上展开更多内容? 是否有其他方法可以在开始时将两个输出保持为低电平?

    编辑: 添加此项、而通过将禁用引脚设定为高电平来禁用 IC。 高侧输出仍会提供高电压。 这不是预期正确的默认行为?
    再次感谢

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    尊敬的 Srivatsen:

    输入确实具有下拉电阻器、此电阻器可在启动期间将输入、因此将输出保持在低电平。

    即使 V (OUTA)=9V、高侧输出仍为低电平、因为 VSSA)=9V。 输出测量范围为 OUTA 至 VSSA、而不是 OUTA 至 VSSB。 由于 OUT=GATE 和 VSSA = SOURCE、驱动的 FET 的栅源电压仍为0V 并保持关断。  

    这是预期行为。 一旦您将 OUTB 驱动为高电平并闭合低侧开关、VSSA 和 OUTA 都将下拉至0V。 一旦之前的客户需要执行此操作、以便执行他们启动序列中的硬件验证步骤。

    如果 OUTA 为高电平、则 VPHASE 电压将与高压轨相同。 如果 OUTA 和 OUTB 都为低电平、则 VPHASE 为高阻态 由于自举二极管会将其充电至9V、因此它仅浮动到最高9V。

    此致、

    Sean

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    我们无法在微控制器启动之前将 OUTB 驱动为高电平。 栅极驱动器高侧输出(OUTA)的初始高电平状态会出现问题、因为这会导致逆变器的全部三个高侧输入保持高电平、从而有效锁定电机。
    为了避免此问题、在电机驱动器中使用此 IC 的典型应用设置是什么? 因为栅极驱动器会加电并在微控制器启动之前启动。 这个问题在之前的栅极驱动器 IC (非隔离式)中不存在-高侧和低侧将保持 低电平、直到接收到输入脉冲。   
    谢谢。此致、

    Srivatsen

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    尊敬的 Srivatsen:

    它不会锁定电机。 所有 OUTA 均为低电平。 测量 OUTA 和 VSSA 之间的电压。 它将为0V。

    您已经说过它会正常开启。 如果 OUTA 实际上为高电平、则不会出现这种情况。 只要低侧关闭、就会发生击穿。 当我将所有6个 TO-220 FET 连接到没有电气隔离的散热器时、我就发生了这种情况。 这基本上使我的所有高侧 FET 短路、热量炸毁了我的所有电解电容器。

    请测量 VSSA 并重新考虑 OUTA 较高的假设。 当 OUTA-VSSA = 12V 时、为高电平。 此处 OUTA-VSSA 为0V。

    这是具有自举电源的 VSW 的正常初始条件。

    此致、

    Sean

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    感谢您的答复。

    因此、为了测量栅极脉冲的高侧、我们需要探测 OUTA 和 VSSA、而不是 OUTA 和右侧接地之间?
    我们遇到的问题是、电机会产生高频噪声、并且在施加总线电压时电源过载。 此问题仅存在于较新版本的栅极驱动器(UCC21330)中、先前的 IR2010SPBF 中不存在此问题。

    当总线电压关闭时、栅极脉冲波形看起来正常、但一旦打开、就会出现噪声和过载。 能否就我们如何调试此问题和确定潜在解决方法提供指导?

    此致、
    Srivatsen

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    尊敬的 Srivatsen:

    好的、这就是探测高侧通道所需的方法。

    当我的散热器将我的所有相位都短路到 HV_VDD 时、我听到一种高频的声音。 但施加高电压后、相电压等于 HV_VDD。 施加高电压时、您是否会在开关节点处看到9V 初始状态? 或者它是通过低压测试获得的?

    如果我正在调试这个、我将从0V 总线电压开始、然后缓慢增大电压以查看问题何时发生。 很多事情可能会出错。 PNP 关断、这意味着您可能知道米勒注入。  

    您是否遇到过任何可能的散热器短路?

    此致、

    Sean

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    [报价 userid="315902" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1447070/ucc21330-ucc21330-gate-driver-output-sits-high-by-default/5556532 #5556532"]

    当我的散热器将我的所有相位都短路到 HV_VDD 时、我听到一种高频的声音。 但施加高电压后、相电压等于 HV_VDD。 施加高电压时、您是否会在开关节点处看到9V 初始状态? 或者它是通过低压测试获得的?

    [报价]

    你好、Sean、

    感谢您的响应。 以下是我们到目前为止观察和检查的事项:

    1. 9V 输出 相位的幅度 OUTA 和 GND (-vBus) 在低压测试期间(仅施加了12V 电源、58V 高总线电压关闭)。 这看起来与您描述的初始自举条件一致。

    2. 我们已经验证了这一点 没有短路 加热器之间的热阻。

    3. 在以前的栅极驱动器(IR2010SPBF)中、不会发生此问题、可能是因为它是 A 非隔离式栅极驱动器 . 在该设计中、两个输出都保持低电平、直到微控制器启动并开始发送 PWM 脉冲。

    4. 观察到的电压是多少 OUTA-VSSA = 0V OUTB-VSSB = 0V (指示没有向 MOSFET 发送栅极脉冲)、什么情况会导致高压电源(HV_VDD)在启动期间过载?

    5. 根据您的建议、是否需要发送 初始低电平脉冲 低侧栅极驱动器供电、以稳定相位并避免过载? 或者、是否有其他用于实现正确启动时序的推荐方法?

    另一个观察结果是、当总线电压没有打开时、OUTA 和 VSSB 之间的电压(总线电压接地)会缓慢上升到9V、我猜这是自举电容器充电?

    如果有任何进一步的见解、将不胜感激。

    此致、
    Srivatsen

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    尊敬的 Srivatsen:

    5.如果 OUTA-VSSA 和 OUTB-VSSB 都为0V、则两个 FET 都应关断、即使 VSSA=9V。 您不必为了避免短路而闭合低侧开关。

    4.否则、可能是有一条并联的短路路径、或者 FET 本身已损坏。 如果您对 HV 总线施加过快、则可能会注入米勒电流并将两个串联 FET 导通。 如果高压来自电源、这听起来不太可能。 相位与 HV+或 HV-之间是否存在短路?

    当 HV 总线过载时、您是否确定没有向栅极发送脉冲? 如果发送了脉冲、则可能没有足够的死区时间、或者正常运行中存在米勒注入问题。

    此致、

    Sean