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[参考译文] UCC256403:问题 1 对于 LLC_UCC256403

Guru**** 2374090 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC256403, UCC256303
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/1525002/ucc256403-question-1-for-llc_ucc256403

器件型号:UCC256403
主题中讨论的其他器件: UCC256303

工具/软件:

问题 1:LLC_UCC256403

 

尊敬的 TI 工程师:

感谢你的帮助。

这是 Kurata。

我对 UCC256403_maximum 频率控制设置有疑问。

 

  1. UCC256403 外设设计条件

 

1-1) 电源 2 输出:① 5V 10A、② 24V 2A((24V 使用 DC/DC 转换器进行绕组输出)

 

(1 种变压器转换方法、具有 5V 输出反馈控制)

 

1-2) 总输出容量:最大 98W

 

1-3) 输入电压:390VDC(输入使用 PFC 控制输出)

 

1-4) LLC 变压器设计值

 

(参考 UCC25630-1EVM 评估板变压器设计)

 

Lm: 840μH

 

② μ H 泄漏电感器(外部):50μH

 

每个输出绕组的近似漏电感为 ③ μ H:5V_PWM 20μH、40μH

 

IC_VCR 端子的 1 μ F 谐振电压 ④ 分压电容器常数:上 C_150pF、下 C_VCR 0.015μF

 

  1. 产品设计规格的要点

 

2-1) 尽量降低产品的空载功耗。 (目前约 4.5W)

 

2-2) 对于空载或轻负载下的控制、不要使用突发模式控制、而是使用连续模式。

 

2-3) 确保整个产品(包括 PFC)在额定负载下的转换效率为 86%或更高。

 

2-4) LLC 电路基于 UCC256303 设计、但 IC 的内部控制存在一些问题、因此将改用 UCC256403。

 

  1. 与使用 UCC256403 进行设计和评估有关的问题

 

3-1) 之前、我被告知该器件在设计方面的最大控制频率高达 400kHz、但在原型评估中、它在大约 200kHz 处停止。 是否有办法将其控制在超过该频率的范围内?

3-2) 在 5V 输出从 0%到 100%的突然负载变化的瞬态响应中、在更改为 0%时会突然下降并上升至约±200mV (4%)、这不在±3%的稳定性标准范围内。 如何改进这一点?

3-3) 当前使用的变压器的激励电感设置为 840μH。 在这些条件下、IC 的控制频率提高到 200kHz 或更高并将控制频率控制到近 400kHz 是否很难确保在负载从额定负载突然变为空载时实现稳定的瞬态响应? 如果是、请告知我改善这种情况的具体措施。

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    尊敬的 Kurata:

    您能与我们分享原理图、以便更好地理解问题吗?

    此外、请分享用于该设计的设计计算器?

    此外、请共享转换器在大约 200kHz 停止时的波形...请在示波器中捕获 LO、HO、谐振电流、负载电流。 另外、请告诉我、转换器在哪种负载条件下实现 200kHz 频率?

    此致、

    Sougata

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    嗨、Sougata
    感谢您的答复。
    我已准备好您要求的文件并将其发送给您。
    我期待着你的进一步答复。
    如果您有任何 questions.e2e.ti.com/.../LLC_5F00_UCC256403-Evaluation-circuit-diagram.pdfe2e.ti.com/.../UCC256403_5F00_LLC_5F00_Waveform-when-load-changes-suddenly.pdfe2e.ti.com/.../_B330D430FC30_UCC25640x-Design-Calculator-Rev2.0.5V.24V.20240703.xlsx、请与我联系

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    尊敬的 Kurata:

    感谢您提供波形。  

    1.波形中未提供 IC 的 HO、LO 引脚波形。 您能否在执行负载瞬态时提供 IC 的 HO、LO 波形以及 FET TR3 和 TR5 的栅源电压?  

    2. 您能提供所设计转换器的增益交叉频率和转换器的相位裕度吗?

    3.能否提供 5V 输出轨输出电容器的 ESR?

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    嗨、Sougata。
    这是 Kurata。
    感谢你的帮助。
    我已准备好对你的问题的答复、因此我将在所附文件中作出答复。
    期待您的进一步访问 assistance.e2e.ti.com/.../UCC256403-LLC-load-change-operation-waveform-and-question-and-answer.pdf

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    尊敬的 Kurata:

    感谢您的答复。 我可以看到输出电容器的 ESR 非常高。  

    1.您可以选择 ESR 低得多的输出电容器来改善瞬态拾取。 随着现有的 15m Ω ESR 和 10A 负载变化、在理想情况下、输出电压将发生 150mV 的变化。 这可以通过降低输出电容器的 ESR 来加以改进。

    2.您还可以增加增益交叉频率以获得更好的响应。

    谢谢、

    Sougata

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    您好、Sougata
    这是 Kurata。
    我检查了您的答案、但很遗憾、这不是我所期望的建议。
    我同意您所指出的、输出电容器的 ESR 会随着负载从 100%变为 0%而导致电压突然变化、这是一个瞬态响应。
    不过、我认为这个问题不是由 ESR 本身引起的。
    正如我之前附上的波形一样、我认为这个问题是由于 LLC HO 和 LO 输出在发生之前停止而触发的。 我认为这会按以下顺序发生。
    1. LLC 输出 HO 和 LO 由于某些 IC 控制问题而停止。 ⇒2. 之后、由于负载突然变化、5V 输出在空载的情况下从 100%变为 0%、因此电压上升几十毫伏。 自 LLC 输出停止以来、经过大约 150μsec μ s 后、LLC 重启、但此时 LLC VCR 端子电压的波动接近 0 伏、因此 HO 和 LO 输出突然以最大功率恢复运行⇒③。 ⇒④、即使输出端已达到设定电压、输出电容器也会立即以多余功率充电、因此我知道、由于 ESR 的影响、会出现约 200mV 的瞬态电压。

    此时、输出侧误差放大器的控制是空载的、控制响应很慢、因此无法向 LLC 提供高速反馈这一事实也是一个因素、很难抑制 200mV 的增加。

    根据您的建议、我并联了两个具有相同特性的电容器、将 ESR 降低了一半、并执行了突然的负载变化测试、从 100%降至 0%、但问题根本没有改善。

    因此、我认为你的解释并不能确定问题。

    我认为造成这种现象的原因是 LLC 器件出现某种异常运行情况。

    其中一个原因是评估的输出电压为 4.7V、低于 5V 的设定值。 此外、尽管输出端存在一些虚拟电阻、但我想知道负载突然变为 0%时 IC 运行(无突发的连续控制)的控制能力是否已达到其限值? 或者、我想知道由于超过 VCR 端子检测电压的动态范围、突发运行区域是否存在偏差。
    考虑到这些问题、我希望您能就如何改善此故障提供进一步的建议。

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    尊敬的 Kurata:

    进行评估。 同时、您能否确认您是否在此 IC 中使用了突发模式?

    此致、

    Sougata

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    感谢您的帮助、Sougata-San。

    这是 Kurata。

    我已经检查了 BW 引脚的突发模式设置。

    结果如随附的数据所示。

    我希望您提供进一步的指示。

    如果您有 questions.e2e.ti.com/.../UCC256403_5F00_LLC-BW-pin-waveform-observation.pdf、请与我联系

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    尊敬的 Kurata-San:

    感谢您分享此更新。

    我们正在努力。 同时、您能否同时分享 LL/SS 引脚电压和 ISNS 引脚电压?

    此致、

    Sougata

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    你好,苏加塔先生。
    这是 Kurata。
    感谢你的帮助。
    根据您的要求、我观察到了突发发生时的 SS 引脚电压波形、因此我会附加数据。
    请检查它。 另外、如果您有任何问题、请联系我。
    感谢您继续提供有关如何改进突发模式 operation.e2e.ti.com/.../UCC256403_5F00_LLC-SS-pin-waveform-observation.pdf 的建议

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    尊敬的 Kurata:

    我们正在努力在工作台上重现问题。  

    请稍后提供。 我将更新结果。

    此致、

    Sougata

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    尊敬的 Kurata-San:

    您能告诉我您在设计此转换器时选择的 BMTH 和 BMTL 的值吗?

    此致、

    Sougata

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    亲爱的 Sougata
    感谢你的帮助。 这是 Kurata。
    关于您关于 BMTH 和 BMTL 的请求、我无法给您明确的答案、但我附上了我的答案。
    如果您有任何疑问、请联系我。
    再次感谢您的 assistance.e2e.ti.com/.../Answers-about-UCC256403_5F00_BMTH-and-BMTL-settings.pdf

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    尊敬的 Kurata San:  

    我将介绍结果。 您能给我一个有关空载、轻负载条件下转换器的 HO、LO、Vout、Iout 的波形、开关频率的说明吗?

    此致、

    Sougata

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    尊敬的 Kurata San:  

    据我所知、您已在此控制器中禁用突发模式、并将 BMT_H 设置为 1.2V。  

    请确认是否正确?

    此致、

    Sougata

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    Sougata-San

    感谢你的帮助。

    这是 Kurata。

    关于 BMT_H 设置值的确认、我从未回答过 BMTH 设置为 1.2V。

    在之前的负载变化测试中、当我被要求测量 LL/SS 端子的波形、从 5V100%降至 0%时、我记得在我的答案中解释、发生突发时、LL/SS 端子的电压会暂时从大约 3.5V 降至 1.2V。

    但是、我没有提到它被设置为一个设计值。

    我解释说、该设置不是 BMT_H 的值设置、而是设置用于禁用突发的设置、并且设置了数据表中的选项 7(BMTH/L 比率):0.4。

    这就是我刚刚上传给 e2e 的内容。

    我还附上了您请求的波形数据、因此请也进行检查。

    但是、我没有测量输出电流、因为它不容易测量。

    如果您有任何疑问、请与我联系。

    我希望您提供进一步的指示。

    e2e.ti.com/.../UCC256403_5F00_LLC-primary-current_2C00_-Ho_2C00_-Lo_2C00_-control-frequency-measurement_0030_.pdf

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    尊敬的 Kurata San:  

    您能否请将 VCR 引脚电容器更改为:

    A. CVCRuppper = 33pF、

    b. CVCRlower=10000pF

    您能检查一下它是否起作用吗?

    此致、

    Sougata

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    你好 Sougata-San

    这是 Kurata。

     我进行了建议的持续更改并检查了操作。

    在 5V 输出电压设置为 4.7V 的下限下限、负载突然从 10A 变为 0A 导致的瞬态特性比变化之前更差、没有看到任何改善。

    在恒定变化前:+200mV/–100mV、恒定变化后:+300mV/–1.4V

    这可能是因为当常数发生变化时电路反馈响应无法正确响应。

    此时、由于次级侧滤波器的电路配置、我认为很难使反馈系统更快地响应。

    基于以上所述、这是否是进一步改善的极限?

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    尊敬的 Kurata:

    考虑到现在不能更改反馈、

    您能否 在不更改 CVCRuper 和 CVCRlower 的情况下、在 ISNS 引脚中将一些噪声消除电容器与电阻器并联?

    此致、

    Sougata

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    你好,苏加塔先生。

    这是 Kurata。

    感谢你的帮助。

    我已经研究并考虑了您前天的建议、因此我将在随附的文件中回复您的建议。

    请你提供进一步的建议和答复。

     e2e.ti.com/.../About-CR-connection-adjustment-of-UCC256403_5F00_Isns-pin.pdf

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    尊敬的 Kurata San:

    这是由于在较低负载条件下、ZCS 会被触发、并且控制器的开关会由于 ISNS 引脚中的电流检测噪声而停止。 因此、我建议在 ISNS 引脚中实现更好的滤波。 当您还在 ISNS 引脚中移动电阻时、它有助于降低 ISNS 引脚中的噪声、从而防止 ZCS 触发。 为了降低过冲、您需要确保在空载时、Vfbreplica 应高于 BMTL、但低于设计计算器中的 BMTH 以保持稳压、因此您可能必须更改补偿电路、因此我建议了有关更改 VCR 引脚中电容器的解决方案。 如果无法做到这一点、您可以选择更快的带宽来保持稳压状态。 更重要的是、我认为没有任何改善的余地。

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    Sougata-San
    这是 Kurata。 感谢你的帮助。

    我感到困惑,因为我没有得到关于我上次询问内容的具体答复。

    此外、我们的评估板已损坏、维修需要一些时间、因此需要一些时间来调查和考虑您提供的建议。

    同时、我将再次提出问题。
    我知道、为了改善负载突然变为 5V 时的控制响应、有必要更改 VCR 引脚上的电容器设置、并检查控制补偿、如您所说。
    但是、由于您没有对我的上一个问题给出具体的答案、我从逻辑上不理解当 5V 时负载突然从 100%变为 0%时当前发生的情况、因此我将再次提问。
    当负载突然变化时、VCR 引脚上的电压下降、控制频率增加。 结合此功能、FB 引脚上的反馈电压也逐渐开始从大约 5.2V 下降。 但是、即使 FB 端子上的电压下降、“VCR 引脚的控制频率保持在 200kHz 左右、然后控制频率向下移动。 ⇒传输功率增加。 ⇒输出电压过冲增加。 ⇒FB 信号突然下降。“ 那么、为什么控制频率不上升到 300kHz 而功率没有降低呢?
    是因为 BMT H/L 设置不匹配吗?
    目前、BW 引脚设置的 R (LOWER) 设置为 3.3kΩ、突发模式被禁用、因此 LL/SS 引脚的外部电阻设置为 R101 (Upper)=开路、R104 (lower)= 1MΩ Ω。 这些设置是否有问题?
    运行期间、LL/SS 端子固定为 3.5V、并且未选择突发模式、因此我认为此引脚的电阻设置对 VCR 端子的运行没有影响。
    我是否解释不正确?
    请再次说明。

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    尊敬的 Kurata San:

    请等待几个小时。 我将再次向您解释。

    此致、

    Sougata

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    Sougata San

    这是 Kurata。 感谢你的帮助。

    正如您前天向我建议的那样、我已重新调整 ISNS 引脚上的电容器连接、因此请查看随附的数据、再次给出您的意见和建议。

    如果您有任何 questions.e2e.ti.com/.../Re_2D00_adjust-the-CR-connection-of-the-ucc256403_5F00_Isns-pin.pdf、请与我联系

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    尊敬的 Kurata San:  

    我会在 1-2 天内回复。 请耐心等待!!!!

    此致、

    Sougata