测试步骤

• 上电
  1. 在继续之前，请确保按照设备配置和设备设置两节所述设置 EVM 和所有设备。
  2. 接通 5V 和 24V 电源。探测 VDDB(TP16)-VSSB(TP9) 测量值为 20V。探测 VCC1(TP1)-GND(TP6) 测量值为 5V。
  3. 开启函数发生器的两个通道。
  4. 使用任何选择的探头验证 INA 和 INB 上是否各自存在相对于 GND 的 5KHz 5V 脉冲。
  5. 探测 VGA-VSSA 和 VGB-VSSB 显示栅极驱动器的 PWM 输出信号，该信号在高电平时上升至 +16V，在低电平时下降至 -3V，如图 4-2 所示。

图 3-2 上电测试：5kHz 开关

死区时间配置

UCC21551 具有 3 种可通过 UCC21551CQEVM 选择的死区时间模式。这些模式包括互锁、可编程和重叠。

• 互锁模式：为防止通道重叠，互锁模式在栅极驱动器输出之间设置大概 5ns 的最小延时。当死区时间引脚接地（将 J5 并联至 DT-GND）时，会启动此模式。死区时间定义为第一个输出的下降沿的 90% 与第二个输出的上升沿的 10% 之间的延时。时序如图 4-3 所示。有关互锁模式的示例，请参阅图 4-4。

图 3-3 时序图

图 3-4 互锁模式

• 可编程模式：当死区时间引脚连接到 1.7K-100K 欧姆之间的接地电阻时，可编程死区时间模式将被激活。要在 EVM 上激活此模式，请将跳线 J5 保持未连接状态。要调整死区时间，请使用 SDT_DT1 上的开关。默认情况下，将开关切换到左侧。要对死区时间进行编程，请将开关移到右侧。通过可用的电阻可以实现各种死区时间设置。通过同时切换多个开关可以产生额外的值，等同于将电阻并联。图 4-5 是具有 5kΩ 电阻的输出波形示例。

图 3-5 可编程模式：5kΩ RDT 电阻选择

• 重叠模式：重叠模式将禁用死区时间电路，从而允许输出重叠。要选择此模式，请将跳线 J5 并联至 VCC-DT。图 4-6 中介绍了一个重叠模式示例。

图 3-6 重叠模式

单输入 PWM

单输入 PWM 允许用户通过单个 PWM 信号同时控制通道 A 和 B。在 EVM 上，这是通过 BJT 反相器电路实现的，该电路将输入通道 A 信号反相并转发到通道 B 的输入引脚。要启用此模式，请并联跳线 23。请注意，在此模式下，BJT 开关延时会产生 1us 固有死区时间，这是无法避免的情况。这种情况仅发生在 VGA 下降沿和 VGB 上升沿之间。如果 UCC21551 的死区电路为启用状态，则互锁和可编程死区模式仅影响 VGA 的上升沿和 VGB 的下降沿。这是因为 BJT 导致的 1us 死区时间与栅极驱动器死区时间是并行发生的，而不是相加。在图 4-7 和图 4-8 中，驱动器处于互锁模式，两个通道以相同的频率开关。随着频率增加，输出脉冲的延时最终变为小于 1us。图 4-8 说明了在 200kHz 下开关时大约一半的 INB 信号丢失。

图 3-7 5kHz 开关

图 3-8 200kHz 开关

有源钳位

有源钳位是在 UCC21551CQEVM 通道 B 增加的保护电路。当驱动器未通电或存在与 VGB 耦合的意外电压上升情况时，该电路有助于将栅极保持在低电平。如果 VGB 上的电压上升大于 OUTB 上的电压，则 PNP BJT 会导通，并为电流提供流向接地端的路径（而不是流入 FET 栅极的路径），从而可以让 FET 导通。有源钳位可以将 VGB 上的电压瞬变钳制到大概 1.2V。如图 4-9 中所示。

图 3-9 有源钳位可以钳制 VGB 上意外的电压上升

板载可调辅助电源 (UCC14240)

UCC14240 是一款 1.5W 隔离式可调辅助电源，配置为向栅极驱动器的低侧（通道 B）提供 20V 电压。用户可以通过改变电阻 R28 来改变此输出电压，以适应不同版本的 UCC2155XX 驱动器。有关如何调整输出电压的更多信息，请参阅 UCC14240-Q1 元件计算器和采用 UCC14240-Q1 简化针对隔离式栅极驱动器的 HEV、EV 辅助电源设计 应用手册。

生成负辅助电源

UCC21551CQEVM 在两个栅极驱动器输出通道上均配备了齐纳二极管电路。这种情况下采用 20V VDD 电源并分成 +16/-3V。对 MOSFET 栅极施加负辅助电源可减轻 MOSFET 意外导通的情况，这种情况是在高 dv/dt 开关期间因电流流过米勒电容器而导致的。负下拉电路需要多个周期才能达到稳态。并非所有测试在执行时栅极上都有负电压，例如双脉冲测试就没有负电压。

高电压双脉冲测试

该 UCC21551CQEVM-079 设计为在高达 800V 的电压下工作。该 EVM 通过低侧双脉冲测试来测试了其高电压能力。这项测试使用了 Wolfspeed XM3 评估板，其中包括 SiC FET 模块和直流总线电容器。电感器跨接在高侧 FET 上，因此体二极管可以在低侧 FET 开关时续流电感器电流。

图 3-10 UCC21551CQEVM-079 连接到 SiC Wolfspeed XM3 模块

如果未使用 Wolfspeed XM3 评估板，则用户可以使用连接器 J8 (DC+) 和 J12 (DC-) 将直流总线链路电容器连接到评估板。

图 4-11 展示了 800V 双脉冲测试的波形。信号的说明如下：

• 红色：ID，电感器电流
• 蓝色：Vds，低侧 FET 开关的漏源电压
• 黄色：Vg，低侧 FET 的栅极电压
• 绿色：Vin，通道 B 输入脉冲信号

在此测试期间测得的峰值电流为 522 安培，低侧 FET 上测得的峰值电压为 977 伏。

图 3-11 800V 时的双脉冲测试结果