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[参考译文] UCC14241-Q1:[紧急]适用于 SiC 栅极驱动电源且带有 UCC21710的 UCC14241 -电容器元件设计混淆

Guru**** 2378830 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21710
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/1455024/ucc14241-q1-urgent-ucc14241-with-ucc21710-for-sic-gate-drive-power-supply---capacitor-component-design-confusion

器件型号:UCC14241-Q1
Thread 中讨论的其他器件:UCC21710

工具与软件:

您好!

我正在尝试使用 UCC14241集成电源和 UCC21710隔离式栅极驱动器来驱动 SiC MOSFET。 所需的电压轨为+16V (Vdd - COM)和-4V (Vee - COM)。

之所以写这篇文章:与基于总栅极电荷和所需总旁路电容的栅极驱动要求相比、手动计算 Cout1B、Cout2和 Cout3时、我收到冲突的元件结果。

因此、我将尝试确定最终的元件选择、以便能够顺利完成系统设计。

我提供了一些一般参数、作为使用 UCC14241数据表中的公式1、2、4、7和8进行计算时的输入:

  • 所需的 VDD_COM 电压=+16V
  • 所需的 Vee_COM 电压=-4V
  • Qg = 0.45uF
  • I_max_power = 10A (使用 UCC21710支持的峰值驱动电流能力、来自数据表)
  • I_vdd_com = 5 mA (来自 UCC21710数据表)
  • i_com_ee = 5 mA (来自 UCC21710数据表)
  • deltaV_Vdd_COM = 0.5%
  • 所需 C_VDD_COM_EQ = 10uF

使用上述值和 UCC14241数据表公式、我计算了以下电容值:

  • Cout1B = 5.37uF
  • Cout2 = 1.52uF
  • Cout3 = 6.08uF

要检查等效 C_VDD_COM_EQ 电容、我使用 UCC14241数据表中的公式(1)。 结果为4.37uF。 但是、这远远小于上面显示的我所需的10uF 值。

下面概述了我的以下问题、以便我可以改进自己的设计。

问题:

  1. 鉴于双路输出电压轨要求、我在验证上面使用的参数是否正确时、能否获得一些帮助? 我无法访问 SIMPLIS 完整版本、因此我无法在 PCB 实施之前自行对其进行仿真来验证设计。
  2. 我计算得出的总旁路电容(Vdd_com)= 10uF、以便满足压降和栅极电荷要求。 但是、上述值未提供所需的电容。 我能否在了解如何满足所需的旁路电容值方面获得帮助?
  3. 对于公式19和20、如何定义 V_FBVDD 和 V_FBVEE 的值?

由于此问题、我的整个系统设计已暂停。 因此、我非常感谢你在尽早解决这个问题时提供一些帮助。

谢谢!

Kartavya Agarwal.

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    另请注意、对于上述参数、deltaV_Vdd_COM = 0.09V

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    请下载 UCC14241 Excel 设计工具并与我们一起使用。 这将比手动完成数据表公式要容易得多。 对于双路输出配置、保持正确的输出电容比非常重要。 当设计工具推荐诸如4.37μF 之类的值时、这是满足所需的电压纹波并考虑到容差百分比所需的最小计算值。 如果确定的最小值为 4.37μF、但您决定改用10μF、则可以输入10μF 作为所选的 C_VDD-COM 值、并且 C_VEE-COM 的新值将按比例缩放、从而相应地保持所需的电容器比值

    1. 鉴于双路输出电压轨要求、我在验证上面使用的参数是否正确时、能否获得一些帮助? 我无法访问 SIMPLIS 完整版本、因此我无法在 PCB 实施之前自行对其进行仿真来验证设计。
      1. 使用上述 Excel 设计工具
    2. 我计算得出的总旁路电容(Vdd_com)= 10uF、以便满足压降和栅极电荷要求。 但是、上述值未提供所需的电容。 我能否在了解如何满足所需的旁路电容值方面获得帮助?
      1. 根据上述建议调整这些值
    3. 对于公式19和20、如何定义 V_FBVDD 和 V_FBVEE 的值?
      1. 2.5V 但同样、Excel 设计工具将使用此值和您为低 FB 电阻器输入的值来确定上部 FB 电阻器的值。

    请注意、在我们即将开始的美国假日季期间、我的 E2E 支持将暂停。 我将于6月1日返回。

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    Steven、您好。

    非常感谢您的快速响应。 我有一个关于 Excel 工具的简短问题。 我一直在尝试使用它、但我不确定是否插入了正确的用户输入。

    如果需要、您可以根据以下内容帮助优化我的输入:

    1. 对于第17行和第18行(静态电流):我只使用 UCC21710数据表中的 VDD 静态电流最大值、并将两个输入设置为~5 mA。 是这样吗?
      1. 这将如何影响计算和整体元件选型?
    2. 我无法在 Excel 工作表的第40行设置 I_max_power。 我将此参数解释为我想通过栅极驱动电路拉出或灌入的峰值栅极驱动电流。 根据 UCC21710功能、我希望将该值最大化到10A。但是 Excel 表限制为0.15A、我无法更改。
      1. 能否说明我可以如何修改此参数以及对整体元件选择有何影响?

  • 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。
    1. 对于第17行和第18行(静态电流):我只使用 UCC21710数据表中的 VDD 静态电流最大值、并将两个输入设置为~5 mA。 是这样吗?
      1. UCC21710正确、因为只给出了一个静态电流值、但某些栅极驱动器数据表将提供五个单独的 IVDD 和 IVEE 静态电流值。
      2. 这将如何影响计算和整体元件选型?
        1. 尝试一下、看看。 使用 Excel 工具时最酷的思路是、您可以看到这些变化如何影响元件计算。 尝试将两个设置均设置为5mA、尝试将一个设置为5mA、将另一个设置为0mA、尝试将两个设置均设置为0mA?
    2. 我无法在 Excel 工作表的第40行设置 I_max_power。 我将此参数解释为我想通过栅极驱动电路拉出或灌入的峰值栅极驱动电流。 根据 UCC21710功能、我希望将该值最大化到10A。但是 Excel 表限制为0.15A、我无法更改。
      1. 用户只能输入/更改绿色的单元格。 第40行不是绿色、但是计算的结果。  
      2. 能否说明我可以如何修改此参数以及对整体元件选择有何影响?
        1. 请参阅上面的答案、但 Imax_power 与设置栅极驱动器的最大拉电流/灌电流无关。 该电子表格中的计算均与栅极驱动器的拉电流/灌电流能力无关。 栅极驱动(和 SiC/IGBT)只是 UCC14241的负载。 填写绿色单元格、选择标准组件值并继续浏览您的设计。

    Steve

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    完美,非常感谢您的澄清! 我想这暂时回答了我的问题。 如果在设计或测试过程中遇到任何其他问题、我将与您联系。

    在设计过程中、为了确保成功为我概述的应用实施 UCC14241、我还需要注意哪些其他事项?

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    最后、请注意数据表中显示的 PCB 布局指南。  

    Steve