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[参考译文] UCC27212A-Q1:具有单输入和双输出的栅极驱动器

Guru**** 2378650 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27712-Q1, UCC27714, UCC2897A, TPS28225-Q1, UCC27212A-Q1, UCC57108-Q1, UCC27444-Q1, UCC21551-Q1, UCC21551, UCC23525, UCC21530-Q1, UCC21530, UCC21330, UCC28C53-Q1, UCC27624, SN6501
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/1378112/ucc27212a-q1-gate-driver-with-single-input-and-dual-output

器件型号:UCC27212A-Q1
主题中讨论的其他器件:TPS28225-Q1、UCC27712-Q1 、UCC27714 、UCC2897A、 UCC57108-Q1UCC27444-Q1UCC21551-Q1UCC21551UCC23525UCC21530-Q1UCC21530UCC21330UCC28C53-Q1UCC27624、SN6501

工具与软件:

 您好、TI 团队:

我正在寻找具有单输入(IN)和两个输出(OUTA、OUTB)的半桥栅极驱动器。我将使用两个开关正向转换器同时驱动两个 MOSFET。

单个输入和两个输出(OUTA、OUTB)、可驱动高侧和低侧 MOSFET。

并且驱动器应该符合 AEC-Q 汽车标准。。

请检查并告知我合适的栅极驱动器

谢谢!

Karthik

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    嗨、Karthik、

    感谢您就有关半桥栅极驱动器产品系列的问题联系 TI。

    目前、我们的产品系列中唯一通过汽车认证的半桥驱动器是 TPS28225-Q1。 此驱动器为4A、额定电压为27V。 您的总线电压是多少?

    另一种选择是使用 UCC27212A-Q1等产品并实现逆变器电路、从而为 HI 和 LI 输入使用1个 PWM 信号。

    如有任何问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    您好、William、

    好的、我将使用控制器+  UCC27212A-Q1半桥驱动器来驱动双开关正向转换器。

    您的声明 " 实现一个逆变器电路、在 HI 和 LI 输入上使用1个 PWM 信号" =>反相电路并非必要 William、因为两个开关正向转换器的两个 MOSFET 应该同时导通。

    因此1 PWM 信号来调光电 驱动器的高、锂输入足够我认为...就像下图。

    我会像上面显示的图片,我认为它可能是好的..你的意见威廉???

    谢谢!

    Karthik

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    嗨、Karthik、

    感谢您的讲解和示意图。 我现在更好地了解您的用例。 是的、您可以通过 HI 和 LI 的单个输入来使用 UCC27212A-Q1。

    根据您的电流设置、HO FET 没有其在典型半桥电路中 HS 时通常所需的 Vgs 基准。 此外、也无法为自举电容器供电和再充电。 我制作了一个快速模型来展示如何实现这一点。 在图49中、UCC27714数据表第7.4.3节" HO 和 LO 输出同时为高电平运行"中显示了这种情况的一个示例。 这与您使用 UCC27712A-Q1实现它的方式不同。 UCC27712-Q1集成了自举二极管、下方标有 M3的 MOSFET 未连接到 HB。

    作为免责声明、这并不包括所有必需的元件、例如栅极电阻器和支持电路。 这里展示了需要的主要元件。

    如有任何问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    谢谢 William 绘制了 这个电路。我现在已经明白了您的观点...由于两个开关 正激式转换器同时运行的两个开关、Cboot 在没有您在图表中提到的外部自举电路的情况下无法充电、我还有了 Ucc27714数据表图49.我明白了您的观点。

    但我并不了解自举电路 operation...ca、而且您对我进行了详细的说明。

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    嗨、Karthik、

    1.如您所述、此 R1、M3、M4和 D3电路用于偏置高侧。 因此、当 HO/LO 关闭时、M4现在关断、由于栅极不再通过 M4接地、从而导通 M3。 在 M3导通且 M4关闭的情况下、D3现在通过 M3将 HS 节点钳位至接地、从而允许自举电容器 Cboot 充电、然后当 HO/LO 重新导通以驱动 M1的栅极时、自举电容器 Cboot 将放电。

    2.我不确定 Richard 发表的评论来自哪个 E2E 主题、但他们似乎是独立切换 HO 和 LO、而不是同时切换。 这将执行正常的自举操作、但充电路径除外、包括电感器。

    作为替代解决方案、由于这种情况下的典型自举操作将不起作用、您必须找到一种方法来偏置高侧。 HB-HS 的隔离式偏置是一种可能的解决方案、不需要添加过多的额外元件。 请查看此常见问题解答、其中概述了一些高侧偏置解决方案。

    [常见问题解答]如何对半桥栅极驱动器的高侧进行偏置以及原因

    如果还有其他问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    好的,非常感谢 William 的伟大解释。 我又问了一个问题,需要你的建议!

    在对双开关正激式和有源钳位正激式转换器进行一些交易后。 我观察到有源钳位正激式转换器提供了更高的效率。

     有源钳位正向转换器适合我的应用、并且提供比双开关正向转换器更好的效率。 所以我会考虑 在设计中使用有源钳位正激式转换器。

      由于某些 限制、我们必须在设计或项目中仅使用符合汽车标准的 AEC-Q 元件。

    UCC2897A 符合我的要求、但未符合 AEC-Q 标准、而且我确认   TI 没有符合 AEC-Q 标准的有源钳位正向转换器控制器。

    因此我的怀疑是、

    TI 的普通 PWM 控制器+ TI 半桥驱动器可用于驱动有源钳位高侧正向转换器运行、您有没有选择。

    由于两个 MOSFET 在有源钳位正激式转换器中互补运行、 因此我们可以使用通用半桥驱动器进行驱动、或者对有源钳位正激式转换器是否存在任何限制?

    是否有任何  TI 常规 PWM 控制器+ TI 半桥驱动器?  您的建议请检查一下、并告诉我 William。

    正在等待您的回复!! 提前感谢!

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    嗨、Karthik、

    我很高兴听到您的设计和转换器可以有效地工作。

    至于控制器、我是栅极驱动器的应用工程师、因此我不是为您推荐最佳控制器的专家。 为了发现这一点、最好是你与我们的控制器团队一起启动一个线程。

    对于在该原理图所示的拓扑中使用半桥栅极驱动器、这是半桥栅极驱动器的预期运行状态、其中 Q2和 Q1彼此互补(具有一些死区时间)。 这允许发生自举、并且不会产生击穿情况。

    对于圈出的波形、当 Q2栅极获得高信号时(Q1栅极将获得低信号)、Q1的漏极将连接到高压总线、VDS 将处于高电平。 然后、当 Q2较低且 Q1在波形的互补部分中较高时、Q1 Vds 现在将为低电平。 这是典型半桥设置的预期运行情况。

    如果您有任何其他问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    Willam 您好!

    感谢您介绍该电路。

    问题2:

    此外、当我开始在250kHz 左右运行转换器的高频时、自举电容器的充电是否有任何限制?

    对于计算、是否有任何应用手册  

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    嗨、Karthik、

    1.正确。 您不能使用总线电压为280V 的 UCC27212A-Q1。 对于能够承受300V 总线且没有互锁功能的驱动器、我们产品系列中的唯一产品是 UCC27714。 但根据您的要求、此器件不符合汽车标准。 另一种选择是使用具有脉冲变压器的低侧驱动器、以承受高电压并避免互锁要求。 请查看此应用手册中有关脉冲变压器的内容。

    为何使用栅极驱动变压器?

    2.在最初启动时为自举电容充电时、由于必须满足 HB UVLO 要求、因此在高侧(HO)输出之前会存在延迟。 这种充电过程是在低侧 LO 导通时进行的、因此可能需要多个 LO 脉冲才能最初为自举电容器充电。 在稳态运行期间、LO 必须具有足够的脉冲、以使电容器保持充电状态、从而继续驱动高侧。 使用该表计算自举电容器的大小、以帮助优化此过程。

    [常见问题解答] UCC27282:如何正确确定半桥栅极驱动器的自举电容器的大小

    如果还有其他问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    您好、William、

    也感谢您 推荐具有脉冲变压器的低侧驱动器的解决方案。

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    嗨、Karthik、

    1.是的,我看到这可能不适用于您的应用程序。 可以通过一些隔离方法将低侧驱动器用作高侧驱动器。 下面的常见问题解答中对它们进行了讨论。 我们提供各种汽车级低侧驱动器、例如 UCC57108-Q1单通道驱动器或 UCC27444-Q1双通道驱动器。 另一个选择是使用 UCC21551-Q1等双通道隔离式栅极驱动器。

    [常见问题解答] UCC27624:能否将低侧驱动器用作高侧驱动器?

    2.脉冲变压器电流取决于栅极驱动器的电流输出。 我们的低侧产品系列提供高达10A 的拉电流和灌电流额定值。 我们还有更高电流的隔离式栅极驱动器。

    3.根据您展示的该图、没有为自举电容器充电的接地路径。 为此、"到负载"侧的器件需要为自举电容器充电提供接地路径。 如图所示、这不适用于您的应用。

    由于要求具有不带互锁且额定电压至少为300V 的汽车级元件、如链接的常见问题解答中所示、隔离式栅极驱动器或具有隔离式电源解决方案的低侧驱动器似乎是您的理想选择。

    如果还有其他问题、请告诉我。

    谢谢!

    William Moore

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    您好、William、

    感谢您的宝贵建议、

    我检查了  UCC21551-Q1、它符合我的要求、但有一些疑问要证实。

    问题1:

    我查看了数据表、了解 DT 引脚是否可以保持开路或悬空过载、可以将其用于两个 MOSFET 同时驱动的双开关正向转换器。 您能否确认它是否正常?

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    嗨、Karthik、

    我们注意、我意识到、对于脉冲变压器解决方案、您可以翻转低侧次级绕组的极性、以实现两个输出同时工作。 请参阅下图:

    关于 UCC21551-Q1的问题、我将与我们的一位隔离式栅极驱动器应用工程师联系、他们是该产品的专家。

    谢谢!

    William Moore

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    尊敬的 Karthik:  

    1.可以、可以通过将 DT 绑定到 VCC 来禁用死区时间功能。 这将允许输出重叠。

    2.你的理解是正确的。 UCC21551的内部直流工作电压为 Viowm=2121V。 但是、通道间距将设置可在户外且没有拱起的情况下施加在它们之间的电压的限制。 根据 IEC60664、3.2mm 距离仅对于1000Vrms、当污染等级为1、材料等级为1时、此器件是安全的。 您可以通过使用保形涂层来增强该能力、但对于更高的电压、通常建议使用两个单通道驱动器、例如 UCC23525。

    此致、

    Sean

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    您好、William、

    谢谢、正确、我们可以像下面这样做、

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    嗨、Karthik、

    如您所见、对于双开关正向转换器、有两种可能的解决方案、包括隔离式栅极驱动器或脉冲变压器。 我要将该线程标记为已解决。

    谢谢!

    William Moore

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    您好、William、

    对于以下问题、Sean cashin 未回答 yet.ca、他也澄清了此问题

    问题:

    是否可以使用具有公共接地 GND 的同一电源(12V 电源)为 VDDA、VDDB 加电?

    (或) VDDA、VDDB 应通过两个不同的电源上电、该电源具有两个单独的隔离式接地端(下图中的 GND1、GND2)  

    此外、如果我提供如上所述的隔离式电源、则 不需要自举电路 Cboot 知道??

    隔离式电源将通过为 VDDA 提供恒定电源来驱动高侧 MOSFET。

    问题2:

    我不需要初级到次级隔离、我可以像下面所述的那样将 GND 引脚连接到 VSSB 引脚吗? 有没有任何问题,你可以检查并告诉我..

    请澄清这 两个问题、谢谢。

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    尊敬的 Karthik:

    1.您通常无法使用相同的12V 电源为输出 A 和输出 B 通道供电、因为在正向转换器中需要驱动半桥。 高侧通道将需要自举电路或其自己的隔离式电源、如第二张图片中所示。 您能否提供一个整体电源原理图? 我感到困惑。

    2. 如果不需要隔离、可以连接 GND 和 VSSB、但如果在输出侧使用隔离式电源、则不必如此。 通过隔离通常能带来系统级的优势。

    此致、

    Sean

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    你好、Sean、

    下图来自  UCC21551-Q1数据表第一页。 没有任何变化 同一 VDD 电源 高侧和低侧、这意味着它们以相同的接地端为基准。

    因此、当 输出 A 和输出 B 通道 使用相同的 VDD 电源上电时、需要 Cboot 和自举电路。 您能确认吗?

    无论如何、我将使用以下提到的外部电路为双开关正向转换器中的 Cboot 电容器充电、因为两个 MOSFET 将同时导通。

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    尊敬的 Karthik:

    1.可以。可以使用隔离式电源代替自举电路。

    2.此数据表图显示了一个"自举"电路。 如果低侧开关断开、它可能在您的电路中无法正常工作。 如果您不使用隔离式偏置电源、可以使用外部电路。

    此致、

    Sean  

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    嗨、Karthik、

    如 Sean 所述、对于 UCC27714数据表图像、由于该电阻的小性质、通过自举电阻器的热尖峰和电流尖峰会非常大。 因此、建议为该路径添加另一个更大的电阻器、如下图所示。

    如果还有任何其他问题、请告知我们。

    谢谢!

    William Moore

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    尊敬的 William 和 Sean:

    非常感谢您对我提出的疑问的建议。

    我将选择  UCC21551-Q1隔离式半桥驱动器。 如有任何疑问或疑问、我将在设计期间与您联系。 请在个人聊天中分享您的两个电子邮件 ID、由于您提出了很好的建议和讨论、因此也想与您联系。  

     谢谢!

    Karthik

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    你好、William、

    美好的一天!!

    我们计划使用 SIC MOSFET 提高双开关正向转换器的效率。   如数据表中所述、UCC21551-Q1栅极驱动器也可支持 SIC MOSFET。

    您能确认一下吗?

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    尊敬的 Karthik:

    希望你们做得好。 是我们的双通道隔离式栅极驱动器应用工程师。

    我可以确认 UCC21551-Q1能够驱动 SiC MOSFET 负载。

    如果您对此器件还有任何其他问题、请在下方随时提问!

    此致、

    Hiroki

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    你好、威廉和本田和肖恩、

    因此、有 任何替代的隔离式栅极驱动器都具有相同的特性(重叠特性)和 AEC-Q 认证、并支持 电压为10至12V 的 INA、INB 逻辑输入引脚  ??

    您能检查一下并告诉我...

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    你好、 威廉和本田和肖恩、

     我认为 UCC21320 -Q1或 UCC21530-Q1将适合我的应用(  如果 DT 引脚被拉至 VCCI、则允许重叠)您可以检查并确认它  

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    尊敬的 Karthik:

    您只需在 UCC21551输入附近使用电阻分压器即可将电压限制为5V。 这样、让您的信号线路仍具有12V 的逻辑电压、并具有更强的抗噪性能。

    您应使用 UCC21551、它是 UCC21530的更新。 虽然根据数据表、其功能是相同的、但 UCC21551在设计和生产方面有许多改进、可降低故障率。

    此致、

    Sean  

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    好的、Sean。

     UCC21320 -Q1怎么样 ?我可以用它吗?

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    您能否尝试改用 UCC21330? 如果您使用该系列的较早版本、则只需确保使用5V 或更低的 VCC、以防您想稍后替换为新的器件版本。

    此致、

    Sean

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    你好 Sean、

    好的

    但正如讨论过的  、我将使用 UCC28C53-Q1控制器、因此 UCC28C53-Q1控制器需要 VDD 电源至少10V 至12V、这将为 UCC28C53-Q1 控制器提供12V 的输出。

    我了解了有关在 UCC21551输入附近将电压限制为5V 的电阻分压器的解决方案建议之一。

    但是否有其他解决方案、例如使用 支持12V VCCI (UCC21320 -Q1或 UCC21530-Q1除外) 的 AEC-Q 隔离式栅极驱动器。

    谢谢!

    Karthik。

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    只要充分限制从12V 流入二极管的电流、就可以使用二极管输入栅极驱动器(如 UCC23525)。  

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    你好 Sean、

    那么最好使用  UCC21551-Q1、方法是添加电阻分压器 、如下图所示、

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    尊敬的 Karthik:

    听起来只需使用电阻分压器即可解决该问题。 1%的容差会很好地工作。 您应该添加一个~100pF 电容器来滤除噪声、因为 这些电阻器将使 IN 节点具有更高的阻抗。

    此致、

    Sean

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    你好、Sean 和 Honda、

    我正在  TI 的 PSIC 中对 UCC21551进行仿真

    1str 问题:

    如果我将 DT 连接到 VCCI 或保持断开、则会收到仿真错误。这是我的应用中 OUTA 和 OUTB 重叠所必需的

    观察到的第二个问题:

    如果我保持 INA、INB 具有相同的逻辑高电平、因为我需要一个相同的逻辑高电平输入连接到两个开关 、并连接具有100M 电阻的 DT、可使其悬空。 仍然无法正常工作。 我遇到仿真错误。您能从您这边弄清楚问题是什么吗?

    但是 当我用 电阻把 DT 连接到 GND 时(例如20k ),它是工作的。

    谢谢!

    Karthik

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    尊敬的 Karthik:

    您能否共享仿真?  

    您能否确保这是您使用的.lib 文件: e2e.ti.com/.../2260.UCC21551.lib

    此致、

    Sean

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    大家好、William 和 Sean、

    我还在寻找基于脉冲变压器的方法、用于 具有 UCC27624变压器栅极驱动器的正向转换器  

      

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    尊敬的 Karthik:

    脉冲变压器是隔离式栅极驱动器的前身。 它们具有高压隔离、但没有高峰值电流;磁耦合是一个瓶颈。

    您应该使用 SN6501等隔离式电源和小型推挽式变压器为电容器充电、然后使用 UCC21551等隔离式栅极驱动器、使用该电源电容器向 Vgs 提供1A 或3A 峰值电流。

    您需要使用脉冲变压器关断 PNP、以获得更高的灌电流、但最重要的是它可以防止米勒导通效应。

    此致、

    Sean

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    您好 Sean 和 William、

    因为我们希望   在许多项目中使用单通道驱动器、而不是获取团队内部讨论过的半桥驱动器。

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    尊敬的 Karthik:

    Sean 目前在假期休息时不在办公室。 他将于1月2日重返办公室。 请预计 E2E 上的回复将延迟。 感谢您的理解。

    此致、

    Andy Robles

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    尊敬的 Karthik:

    我认为不能在这种正向转换器中成功使用自举电源。 数据表中的图2-4与您绘制的电路有一个重要差异:您在标记为(0V)的 Cboot 端子和 Q2之间有一个变压器绕组。 您不能假设电路中的此 Cboot 端子为0V。 自举电容器必须通过变压器绕组充电、我认为电感会阻碍充电路径。 在图2-4中、没有绕组、Cboot 端子通过 Q2直接短接至地、从而允许 Cboot 充电。  正如我之前所说、您仍然可以使用隔离式电源。

    只要 VCC2大于330V、VEE2就可以承受300V 的电压。 也就是说、只需要遵守差分电源范围。 这是隔离式栅极驱动器的主要值、因为它的 VCC2-VEE2可以在非常高的次级电压上浮动。 该隔离栅可承受2121V 直流工作电压和10400浪涌电压!

    此致、

    Sean

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    你好 Sean、

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    这取决于自举电容器是否可以通过电感器充电。 这个仿真给了我更多的信心。  

    变压器绕组可以有任何电压通过、具体取决于绕组的其他电压。 该电路仅在自举电容器应充电时电压为0V 时才有效。 可能会这样、但我没有设计此正向转换器、因此我不确定。 您可能需要测试一个原型。

    此致、

    Sean