三相桥式逆变电路上桥栅极驱动相关

只看该作者 · 2024-2-29 22:20

如图，三相桥式逆变电路，上桥栅极驱动设置有自举电路，实际测试波形见图三

蓝色通道为上桥MOS栅极驱动信号，品红色通道为对应下桥MOS栅极驱动信号

如图，波形图箭头位置是死区插入效果，蓝色通道信号上升沿死区正常插入，下降沿仅下降一个台阶，并不能拉到低电平，同时实测上桥MOS不能关闭输出，即下降沿死区插入失败，会出线上下桥MOS直通短路的情况

第一次遇到这种情况，求解答一下，谢谢

只看该作者 · 2024-3-5 10:02

从图中能到的可能的错误：
1：MCU到预驱的HIN/LIN输入电阻选的偏大，一般是100Ω左右样子，这个电阻是吸收噪声的
2：R42、R45、R47为驱动自举限流电阻，需要看下下管导通时自举电容的充电速度从而来适当调整限流电阻的大小
3：检查下D8-D13有没有焊反。希望能帮到您

BR
Jone

只看该作者 · 2024-3-6 09:40

IFXJone 发表于 2024-3-5 10:02
从图中能到的可能的错误：
1：MCU到预驱的HIN/LIN输入电阻选的偏大，一般是100Ω左右样子，这个电阻是吸收 ...

谢谢解答，我说下我的一些思考，讨论学习下

我有拆除了栅极驱动IC，再去测试MCU输出的信号波形，在死区位置，MCU输出的信号是与软件设置是一致的，即上升沿与下降沿均会插入死区，可以说明软件是正确的；

然后我对比了内置栅极驱动的MCU，输出死区的波形也是和我上面图片一样的现象；

所以我认为会有这样一种情况，上升沿位置死区插入是下桥MOS管先关闭，延迟打开上桥MOS管，所以测试到的死区插入波形是先是低电平，然后在上桥MOS打开时变为高电平，与测试到的一致

下降沿位置死区插入是先关闭上桥MOS管，然后延迟打开下桥MOS管，因为死区插入期间，下桥MOS是一直处于关闭状态，所以输出到电机相线上的电压是浮空的（VSU VSV VSW 位置），因为上桥栅极（HOU HOV HOW）位置与电机相线间搭建有自举电路去抬高栅极驱动电压，所以理论上 HOU HOV HOW位置测量到的电压是相对于VSU VSV VSW，也是浮空的状态

解析不到的点应该是为什么浮空电压会是电源输入电压VDC ，这个浮空电压是否具有能量(我认为是没有能量的，但不知道怎样说明）

以上可能有错误的观点，可以讨论指正下，谢谢

只看该作者 · 2024-3-8 07:32

zlcn 发表于 2024-3-6 09:40
谢谢解答，我说下我的一些思考，讨论学习下

我有拆除了栅极驱动IC，再去测试MCU输出的信号波形，在死区 ...

1：死区时间和浮空电压的生成：在三相逆变器的操作中，一个重要的控制策略是死区时间的设置，这是为了防止桥臂的上管和下管同时导通，从而避免短路的现象。这就意味着，在下桥MOS管关闭之后，会有一段时间延迟，然后再打开上桥MOS管，这就形成了一个上升沿的死区时间；同样，上桥MOS管关闭之后，也会有一段时间延迟，然后再打开下桥MOS管，形成一个下降沿的死区时间。在这两个死区时间内，对应的桥臂输出电压会进入"浮空"状态。浮空电压的出现是因为在这段时间内，上桥和下桥的MOS管都是关闭的，电机的电位无法被上桥或者下桥的电压驱动，因此，电机相线的电压成为不确定的状态，我们通常称之为"浮空"。
2：为什么这个浮空电压会等于电源输入电压VDC呢？这其实与MOSFET寄生电容的电容性效应有关。当MOS管关闭时，寄生电容内存储的电荷无法通过MOS管放电，因此会在MOS管两端形成电压。这个电压就是浮空电压。当上桥和下桥MOS管都关闭时，浮空电压通常会接近于DC电源电压。
3：关于浮空电压是否具有能量：从理论上讲，任何电压都代表了一定的能量。但是，这个能量只有当电流流过时才能被利用。在死区时间内，由于没有MOSFET是开启的，电流无法流过，所以虽然存在浮空电压，但是它的能量不能被利用，我们可以认为它没有能量。

最后测试的时候你检测上管的话是HO对GND的波形，但是如果你用差分探头测量上管Gs的波形，就应该没这个台阶了