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[参考译文] UCC14141-Q1：开关频率和 RLIM 值计算

admin

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Other Parts Discussed in Thread: UCC14141-Q1, UCC21755-Q1

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/1509225/ucc14141-q1-switching-frequency-and-rlim-value-calculation

器件型号：UCC14141-Q1
主题： UCC21755-Q1中讨论的其他器件

工具/软件：

您好 TI 专家、

我已经使用 UCC14141-Q1模块和 UCC21755-Q1栅极驱动器芯片设计和构建了栅极驱动器电路板。 Vin=12V、V-en=5V、Vdd-Vee=18V、Com-Vee=3V。

我已经使用计算器工具(此处附上)推导 RLIM1、RLIM2的值和电容值、以满足 CVEE*Vee = CVDD*Vdd 要求。比率保持在5:1。

该电路板以通过 TI 评估板提供的50kHz PWM 开关频率在 Vdd-Vee 上生成18V 输出。在启用 V-en 但没有负载的情况下、输入电流(I-IN)上升至345 mA。这两个芯片的温度都超过70°C。

当我将开关频率增加到145kHz 时、直流/直流模块就会关闭输出。

RDR 电路中使用了一个1N4001二极管。

需要您的支持才能发现并解决问题。

谢谢、

Sridharan

e2e.ti.com/.../4721.UCC14141_2D00_Q1_5F00_Calculator_5F00_V8.xlsx

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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请显示原理图、其中包含与 Excel 设计工具结果相匹配的正确元件选择。

Steve

0 admin 6 个月前

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下面附上。

\

添加了一个带有二极管的 Rlim2电阻器和 Rlim1 (R4)电阻器、以将其设置为 RDR 配置。

谢谢、

Sridharan

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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请显示原理图、其中包含与 Excel 设计工具结果相匹配的正确元件选择？

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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随附了上面的原理图及最新值。

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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修复原理图中的值、以便与从 Excel 计算出的值更接近：

您将 Excel 附加到以下值：

您提到您正在使用5：1的电容比来匹配15V：3V、但您的原理图显示了10：1的电容比？根据您选择的 C13=C13= 100μF、为什么 C20=C13= 10μF 应该是50μF、但我会问、当计算器显示您只需要0.282μF 时、为什么 C13= 10μF？您的计算器电容器选择不应该看起来更像下面... C12= 2.2μF、 5.6μF、1μF ...考虑到0.1μF ,你会有5.6μF // 0.1μF : 1μF // 0.1μF = 5.18

更改电容器后、对 RLIM 进行正确调整

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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我得到了它、但我想为 SiC MOSFET 的栅极提供一个大的储能库、这个储能库开关的负载为1400V 30A。

Cout1 = 10µF、35V 放置在 Vdd-Vee 上、位于 Ucc14141芯片的输出引脚处。

Cout1b = 10µF、35放置在 Vdd-Vee 两端的栅极驱动器附近。

因此、Vdd-Vee 上的总电容为20µF 与两个去耦电容器0.2µF 之和。

这是我在计算器工作表中输入的值。供参考。

我将如上所述更换电容器并告知您。

谢谢！

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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您可以有一个更大的储液罐、但为什么要将电容比设为10：1、而电压比设为5：1？此外、为什么 VDD 电容器 VEE 20μF (10μF // 10μF)？如果您未使用 Excel 计算器中的建议元件值、并且模块未按预期运行、则无法提供支持。

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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我在下面解释了我是如何达到20.2uF 的。

Vdd-Vee 上有两个10uF 电容器。一个靠近直流/直流模块的输出引脚、另一个靠近栅极驱动器。

所以、

C (VDD-VEE)= Cout1 + Cout1b = 20.2uF。

数据表显示、我可以在 Vdd-Vee 上设置更大的电容来减少纹波。

无论如何、我目前已移除直流/直流模块附近的电容器、并根据工作表(此处附加)将第二个电容器值更改为2.2uF。

对于 Cout3、我使用了6.8 μ F 电容来代替5.6 μ F 电容、目前尚无该电容。

我认为该模块应该能够在电容器容差下运行、这可能不是完全关断的原因。

已尝试单个 RLIM 和 RDR 配置(从工作表中获取的值)、但模块仍关闭。

对于 RDR 配置、对于上述电容器值、建议 RLim1为8688.2欧姆、但"备注"列显示它不应超过3k 欧姆。我决定根据工作表使用8200欧姆电阻。

如果有任何问题需要再次检查、请告诉我。

谢谢。

e2e.ti.com/.../2555.UCC14141_2D00_Q1_5F00_Calculator_5F00_V8.xlsx

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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您是否尝试过使用直流负载而不是栅极驱动器负载？移除栅极驱动器并添加电子负载、然后增大该负载可提供多少功率？目前、RLIM 值似乎很大-尝试1k 和500Ω 等内容。您需要进行调试以确定为什么它会关闭？

热关断？
是否会超过最大功率限制？
输入电压降至 UVLO 以下？
FBVDD/FBVEE 是否超出范围？

展示了其启动/调节/关断的相关波形

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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此外、您不能删除 COUT1b...您可以将其减小到2.2μF 范围、但不能将其删除。此外、您偏离电容比5：1 (根据输出电压确定的理想值)越大、您就越需要 RLIM 功能来向 COM 节点拉取/灌入电流以尝试进行补偿。这意味着当电容比偏离理想值时、您需要更小的 RLIM。正如我们所讨论的那样、请使电容比更接近5：1。

0 admin 6 个月前

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好的、我将尝试移除栅极驱动器。

您建议在此设计中使用单个 RLIM 吗？

可以排除热关断、因为一旦提供 PWM 信号、模块就会关闭。没有 PWM 时的输入电流(I-IN)在33mA 附近、具有该电流 RLIM 值(也是 RDR)、在施加 PWM 时立即变为零。

输入电压(Vin)保持稳定、未观察到骤降。

FBVDD 和 FBVEE 均为2.920V。

我将返回波形。

栅极驱动器附近的 Cout1b (2.2uF)仍然存在、目前刚刚删除了直流/直流模块附近的 Cout1。

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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我从数据表中将栅极驱动器的静态电流(IDD)作为5.9mA、使其变为10mA、从而实现更高的工作温度和开关频率。

对于 Vdd、com、VEE 等范围内的其他三个静态电流值、我分别采用了10 mA。我想了解这样是否可以在 Excel 工作表中估算输出功率要求。

谢谢。

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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启动期间： Vin=12V、Ven=5V、I-in= 45mA (如上所述更改了 Rlim1=1k 和 Rlim2=500)。

关断期间： (VIN=12V、Ven=5V、I-in= 0mA、PWM=145kHz)

0 admin 6 个月前

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施加 PWM 之前的浪涌电流(I-IN)

施加 PWM 后的输入电流(I-IN)

0 admin 6 个月前

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您使用哪种电压探针来探测 VDD－COM 和 VEE－COM？所有次级侧信号都以 VEE 为基准。 "COM"中点不是真正的 GND 基准点、而更多地是栅极驱动器看到的虚拟 GND。移除所有示波器探头并施加 PWM 信号
您是否尝试了将 VDD VEE 与直流负载加载-您可以提供的最大功率是多少？
您的波形没有显示任何有助于确定关断原因的信息-放大、全时/电压标度并检查 VIN (交流耦合)和 FBVDD、FBVEE、FBVEE、以查看关断的原因是什么？在引入 PWM 时、使用光标标记 FBVDD 和 FBVEE 周围的最小值/最大值。
此外、应用 PWM 时的500mA 输入电流跳变也很有趣。您能否展示在应用 PWM 时的 VIN (交流耦合以表明是否存在任何骤降)和 IIN ...同样、在进行这些测量时、没有以 COM 为基准或 COM 上的探头。
1. 什么是 VIN=12V 电压源？它如何连接到 VINP 以及它是否具有电流限制功能？

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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pt.1)使用两个隔离式探针来测量 Vdd-com 和 Vee-com。我尝试在未连接探头的情况下为电路板加电。当施加 PWM 时、输入电流变为零、这意味着模块已关断。

PT.2)我仍在努力移除栅极驱动器。

pt.3)如果这些波形不足以满足要求、请告诉我是否有其他需要捕获的内容。捕获的波形在右侧显示了测量值及其底部的比例分段。自上次讨论后、更改 RLIM = 1k 和 Rlim2 = 500 Ω 后、FBVDD 和 FBVEE 值现在约为2.650V。

PT.4)我将在不久应用 PWM 时捕获并共享 Vin 和 Iin。

PT.4a) 12V 电源是 Keysight 3通道可编程电源、使用22AWG 导线连接到电路板。电流限值设置为1A。我正在通过同一电源的另一个通道提供5V 的"V-en"电压。电流限制设置为500mA。

0 admin 6 个月前

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pt.3)如果这些波形不足以满足要求、请告诉我是否有其他需要捕获的内容。捕获的波形在右侧显示了测量值及其底部的比例分段。自上次讨论后、更改 RLIM = 1k 和 Rlim2 = 500 Ω 后、FBVDD 和 FBVEE 值现在约为2.650V。

FBVDD/FBVEE 均应为2.5V。如前所述、2.65V 或2.920V 表示、即使在稳定状态下、模块也接近故障情况。 110%是2.75V、因此我不知道您如何测量2.92V 电压、这已经超出 OVLO 限制？ FBVDD 和 FBVEE 小于2.5V 的原因是电容分压器分压比关闭。由于其他一些未加考虑的电容、或电容或连接到 VDD 或 VEE 的其他直流偏置电流(负载)的直流偏置效应、电容值不是您认为的样子？除栅极驱动器之外、VDD 或 VEE 上是否有任何其他负载？
在施加 PWM 时、FBVDD 和 FBVEE 如何响应？是否显示使用光标的完整电压/时间示波器测量？

0 admin 6 个月前

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DDDC 模块的 EVM 手册将 IVDD-VEE 的值显示为 80 mA。在我的计算中、静态电流仅10mA 在 Vdd 和 Vee 上测得。该值看起来是否正确？请提供建议。谢谢。

0 admin 6 个月前

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否-您在电子表格中输入的内容从一开始(此 E2E 主题和您的上一个主题)就出现了问题、我尝试过很多次纠正。现在、我们只是在尝试使工作台设计正常运行。在 EVM 中看到的 I_VDD-I_VEE 的电流 UG 相当于在电子表格中捕获的负载、即 P=Q*(EVM-EVM VDD)*F VEE 与所需的总功率相比、静态电流(乘以其各自的电压)的影响很小。重要的是 VDD 或 VEE 上的任何额外负载。输入静态电流时出现的任何误差都将在 RLIM 计算中显示为误差、但目前我们忽略了 RLIM 计算。实际上、继续操作、使 RLIM 变小、可能会尝试在此连接单个300Ω 的 RLIM 电阻器。还可能是 PCB 布局、电容器放置、FB 旁路电容器放置等？您是否确定输入的栅极电荷为300nC？您正在驾驶什么设备(IGBT/SiC /器件型号？)？遵循 Excel 电子表格(如果您一直没有过多填充)、请遵循数据表中的 PCB 布局指南。

Steve

0 admin 6 个月前

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否-您在电子表格中输入的内容从一开始(此 E2E 主题和您的上一个主题)就出现了问题、我尝试过很多次纠正。现在、我们只是在尝试使工作台设计正常运行。在 EVM 中看到的 I_VDD-I_VEE 的电流 UG 相当于在电子表格中捕获的负载、即 P=Q*(EVM-EVM VDD)*F VEE 与所需的总功率相比、静态电流(乘以其各自的电压)的影响很小。重要的是 VDD 或 VEE 上的任何额外负载。输入静态电流时出现的任何误差都将在 RLIM 计算中显示为误差、但目前我们忽略了 RLIM 计算。实际上、继续操作、使 RLIM 变小、可能会尝试在此连接单个300Ω 的 RLIM 电阻器。还可能是 PCB 布局、电容器放置、FB 旁路电容器放置等？您是否确定输入的栅极电荷为300nC？您正在驾驶什么设备(IGBT/SiC /器件型号？)？遵循 Excel 电子表格(如果您一直没有过多填充)、请遵循数据表中的 PCB 布局指南。

Steve

0 admin 6 个月前

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您在电子表格中输入的"其他负载"(2x 10mA)是什么？在您的实际电路中、您在 COM-COM 和 VDD VEE 上有哪些"其他负载"？它们是直流负载、开关负载、每个负载的峰值功率是多少？

Steve

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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您不能说 Excel 工作表中的值完全有问题。只需要调整电容器值、我正在寻求您的反馈。如果您不愿意回顾、那就没关系。虽然您提供了说明、但您的回答似乎更侧重于关闭 TT、而不是提供帮助。这一点从您的答复的基调中可以明显看出。

我会联系 TI 支持团队来确定问题、如果解决不了问题、那么继续往下说没有用处。请将我重定向至另一个可以帮助我的技术支持成员。

为了便于您参考、布局是根据建议创建的。除了电容器和栅极驱动器外、未在 Vdd-Vee 上添加额外的负载。原理图已在顶部分享。

0 admin 6 个月前

TI__Guru**** 2480185 points

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如果您尚未订购、也可以订购 UCC14141EVM-068。它默认配置为 FB-FB=22V VEE (+18V/-4V)、但您可以轻松更改 VDD VDD VEE 分频器以获得 FB-FB=18V (+15V/-3V)。至少这样,你将有一些东西在工作台上比较你的硬件.

Steve