測試步驟

• 上電
  1. 在繼續之前，請確保按照設備配置和設備設置兩節所述設置 EVM 和所有設備。
  2. 接通 5V 和 24V 電源。探測 VDDB(TP16)-VSSB(TP9) 測量值為 20V。探測 VCC1(TP1)-GND(TP6) 測量值為 5V。
  3. 開啟函數發生器的兩個通道。
  4. 使用任何選擇的探頭驗證 INA 和 INB 上是否各自存在相對于 GND 的 5KHz 5V 脈沖。
  5. 探測 VGA-VSSA 和 VGB-VSSB 顯示柵極驅動器的 PWM 輸出信號，該信號在高電平時上升至 +16V，在低電平時下降至 -3V，如圖 4-2 所示。

圖 3-2 上電測試：5kHz 開關

死區時間配置

UCC21551 具有 3 種可通過 UCC21551CQEVM 選擇的死區時間模式。這些模式包括互鎖、可編程和重疊。

• 互鎖模式：為防止通道重疊，互鎖模式在柵極驅動器輸出之間設置大概 5ns 的最小延時。當死區時間引腳接地（將 J5 并聯至 DT-GND）時，會啟動此模式。死區時間定義為第一個輸出的下降沿的 90% 與第二個輸出的上升沿的 10% 之間的延時。時序如圖 4-3 所示。有關互鎖模式的示例，請參閱圖 4-4。

圖 3-3 時序圖

圖 3-4 互鎖模式

• 可編程模式：當死區時間引腳連接到 1.7K-100K 歐姆之間的接地電阻時，可編程死區時間模式將被激活。要在 EVM 上激活此模式，請將跳線 J5 保持未連接狀態。要調整死區時間，請使用 SDT_DT1 上的開關。默認情況下，將開關切換到左側。要對死區時間進行編程，請將開關移到右側。通過可用的電阻可以實現各種死區時間設置。通過同時切換多個開關可以產生額外的值，等同于將電阻并聯。圖 4-5 是具有 5k? 電阻的輸出波形示例。

圖 3-5 可編程模式：5kΩ RDT 電阻選擇

• 重疊模式：重疊模式將禁用死區時間電路，從而允許輸出重疊。要選擇此模式，請將跳線 J5 并聯至 VCC-DT。圖 4-6 中介紹了一個重疊模式示例。

圖 3-6 重疊模式

單輸入 PWM

單輸入 PWM 允許用戶通過單個 PWM 信號同時控制通道 A 和 B。在 EVM 上，這是通過 BJT 反相器電路實現的，該電路將輸入通道 A 信號反相并轉發到通道 B 的輸入引腳。要啟用此模式，請并聯跳線 23。請注意，在此模式下，BJT 開關延時會產生 1us 固有死區時間，這是無法避免的情況。這種情況僅發生在 VGA 下降沿和 VGB 上升沿之間。如果 UCC21551 的死區電路為啟用狀態，則互鎖和可編程死區模式僅影響 VGA 的上升沿和 VGB 的下降沿。這是因為 BJT 導致的 1us 死區時間與柵極驅動器死區時間是并行發生的，而不是相加。在圖 4-7 和圖 4-8 中，驅動器處于互鎖模式，兩個通道以相同的頻率開關。隨著頻率增加，輸出脈沖的延時最終變為小于 1us。圖 4-8 說明了在 200kHz 下開關時大約一半的 INB 信號丟失。

圖 3-7 5kHz 開關

圖 3-8 200kHz 開關

有源鉗位

有源鉗位是在 UCC21551CQEVM 通道 B 增加的保護電路。當驅動器未通電或存在與 VGB 耦合的意外電壓上升情況時，該電路有助于將柵極保持在低電平。如果 VGB 上的電壓上升大于 OUTB 上的電壓，則 PNP BJT 會導通，并為電流提供流向接地端的路徑（而不是流入 FET 柵極的路徑），從而可以讓 FET 導通。有源鉗位可以將 VGB 上的電壓瞬變鉗制到大概 1.2V。如圖 4-9 中所示。

圖 3-9 有源鉗位可以鉗制 VGB 上意外的電壓上升

板載可調輔助電源 (UCC14240)

UCC14240 是一款 1.5W 隔離式可調輔助電源，配置為向柵極驅動器的低側（通道 B）提供 20V 電壓。用戶可以通過改變電阻 R28 來改變此輸出電壓，以適應不同版本的 UCC2155XX 驅動器。有關如何調整輸出電壓的更多信息，請參閱 UCC14240-Q1 元件計算器和采用 UCC14240-Q1 簡化針對隔離式柵極驅動器的 HEV、EV 輔助電源設計 應用手冊。

生成負輔助電源

UCC21551CQEVM 在兩個柵極驅動器輸出通道上均配備了齊納二極管電路。這種情況下采用 20V VDD 電源并分成 +16/-3V。對 MOSFET 柵極施加負輔助電源可減輕 MOSFET 意外導通的情況，這種情況是在高 dv/dt 開關期間因電流流過米勒電容器而導致的。負下拉電路需要多個周期才能達到穩態。并非所有測試在執行時柵極上都有負電壓，例如雙脈沖測試就沒有負電壓。

高電壓雙脈沖測試

該 UCC21551CQEVM-079 設計為在高達 800V 的電壓下工作。該 EVM 通過低側雙脈沖測試來測試了其高電壓能力。這項測試使用了 Wolfspeed XM3 評估板，其中包括 SiC FET 模塊和直流總線電容器。電感器跨接在高側 FET 上，因此體二極管可以在低側 FET 開關時續流電感器電流。

圖 3-10 UCC21551CQEVM-079 連接到 SiC Wolfspeed XM3 模塊

如果未使用 Wolfspeed XM3 評估板，則用戶可以使用連接器 J8 (DC+) 和 J12 (DC-) 將直流總線鏈路電容器連接到評估板。

圖 4-11 展示了 800V 雙脈沖測試的波形。信號的說明如下：

• 紅色：ID，電感器電流
• 藍色：Vds，低側 FET 開關的漏源電壓
• 黃色：Vg，低側 FET 的柵極電壓
• 綠色：Vin，通道 B 輸入脈沖信號

在此測試期間測得的峰值電流為 522 安培，低側 FET 上測得的峰值電壓為 977 伏。

圖 3-11 800V 時的雙脈沖測試結果