驅動器 UCC27201 上電時刻 HO 引腳誤脈沖的分析及解決

圖 7：Cboot 電容充電電路 圖 8：Cboot 為 300nF 時的仿真結果

圖 9：Cboot 為 100nF 時的仿真結果 圖 10：充電過程的實測波形

3.2 增大 Cboot 電容的風險分析

在 UCC27201 的實際應用中，需要注意內部二極管 D1 的反向恢復應力。

當 LO 的輸出 由高變低后，HS 電壓會升高，HB 電壓同樣也會升高，此時內部二極管將承受反壓，并承受隨后出現的反向恢復應力。如果反向恢復應力出現之前時刻的二極管正向導通電流超出額定范圍，反向恢復應力則會過大而導致二極管失效。UCC27201 要求內部二極管承受反向恢復應力前的正向導通電流在 2A 以下。

在該電源系統中，將 Cboot 修改為 300nF 后，二極管正向電流在約 280ns 后降低到 2A。而在開機的第一個周期內，下管的持續時間超過了 3us(如圖 11，CH1 和 CH2 是全橋兩個下管的驅動信號)，即 3us 之后內部二極管才會有反向恢復應力，由于此時正向導通電流已經遠低于 2A，二極管無可靠性風險。因此，修改 Cboot 容值到 300nF后二極管不會有失效風險。

圖 11：開機時刻全橋下管的驅動波形

4、解決措施之 Cboot 電容預充電

給 Cboot 電容預充電，可以提前產生驅動信號以確保內部 Qc 導通。當系統發波后，LO 變高會產生充電路徑而使 Cboot 快速充電，但由于此時內部 Qc 已經導通，HO 將不會產生誤脈沖。

4.1 預充電電路

如圖 12 所示，增加一顆電阻 RL后即可形成預充電電路。當 UCC27201 的 12V 建立后，在系統未發波前，12V電壓可以通過路徑 Ri->D1->Cboot->RL給 Cboot 充電。

經仿真知，當對 Cboot 電容預充電至 1V 左右，內部 Qc 就會導通。于是，隨后的快速充電將不會再在 HO 引腳產生誤脈沖。根據 12V 建立到系統發波之間的延時時間，可以計算合適的 RL值，以保證 Cboot 預充電至 1V 以上。

圖 12：Cboot 電容的預充電電路

4.2 新增電阻的阻值計算

假設延時時間為 1ms，根據如下 RC 充電公式，可知 RL 約為 114Kohm。

12V x [1 – exp(-1ms / RL*Cboot )] = 1.0V

考慮到系統正常運行后，全橋上管導通時，電阻 RL 存在一定的損耗。最惡劣條件下(高壓輸入)的損耗計算如下：0.5 x(72V*72V)/100K=0.026W

綜上可知，實際應用中，可以選取阻值為 114K，封裝為 0603 以上的電阻，只要延時時間不少于 1ms，就可以確保 HO 引腳無誤脈沖輸出。

5、總結

在 UCC27201 的實際使用中，如果 Cboot 電容充電速率過快，則會在 HO 引腳產生誤脈沖。通過對誤脈沖產生機理的分析可知，通過增大 Cboot 電容的容量或者在 HS 引腳增加一顆連接到地的電阻，都可以有效的解決該問題，而且上述兩個方法都不會對系統帶來額外的可靠性風險。