[参考译文] UCC28180：TIDA-00779 Vout 不稳定

Ulrich、

在 PFC 下突然施加较高负载时、我注意到一些波形失真。  （目前输出电压设置为 370VDC） 它可随着正弦波的继续而快速校正。   这是典型值吗？  是否有办法减少突然的负载失真？

此致、

Ulrich、

我修改了 TIDA-00779、并串联了两个 5100uF 电容器、以提高系统的额定电压。  我在 392V 进行了一系列的试验,它的工作正常。  然后、我更改了几个组件、将输出电压增加到 472V。  它按预期工作、直到我覆盖 3750W 的额定负载（Excel 设计表中使用的功率负载）。  在 4200 瓦时、PFC 电流波形似乎向下偏移。  请参阅随附的图片。  这是电路板过载时预期出现的情况、还是这是其他一些问题？

此致、

Ulrich、

我想排除导致电流信号上出现直流偏置的 放大器、以便交换电流互感器的放大器电路。  电流互感器显示在电流信号的负峰值处形成尾。  这是否能为您提供更多信息？  如果没有、请告诉我、我将进行一些修改以获得电感器之后的电流信号。

此致、

您好 StnGgc、  

感谢您尝试使用交流电流探头。  它确实提供了一些更多的信息,虽然大多数只是简单地增加了一个新的“皱纹“的问题。  

由于此电流是在系统的交流输入端、因此无法确保所有此电流都流入 UCC28180 PFC 转换器、或者其中一些电流流入另一个并联到 PFC 的电路。  除了 PFC 转换器之外、是否还有任何其他从交流输入端运行的情况？  

 上面的屏幕截图显示了某种半波整流电路中的峰值充电可能是什么。   
它只显示 3 个周期。  这种情况是否无限期持续下去（在稳定状态线路和负载情况下）？  

下面的屏幕截图显示了比上一个使用放大器电路的放大器更严重的失真。  不幸的是、它不能帮助我诊断问题。  

我认为捕获 PFC 电感器内的实际开关电流非常重要。  
此外、请按照我之前的要求捕获 ISENSE、ICOMP 和 VCOMP 信号。  

此致、
Ulrich

Ulrich、

显示的电流是在 UCC28180 PFC 转换器之前测量的。  除了 PFC 转换器本身之外、电流传感器之后没有任何连接到交流输入的内容。

是、该情况在稳定状态线路和负载条件下确实会无限期持续存在。

初始屏幕截图是按照您的假设使用分流器/放大器电路拍摄的。  第二组屏幕截图是使用基本的电流互感器拍摄的。  第二组屏幕截图显示更严重的失真原因是电流读数超出了分流/放大器电路的限制。  放大器正在剪切使用电流互感器可见的尾截面。  电流 互感器更准确地表示电流信号、但相位角误差相对于分流器/放大器电路会增加。

下面是我能够获得的屏幕截图。  我尝试捕获 VCOMP 信号、但探测引脚会导致空载时 Vout 从 472V 击穿到 500VDC 以上。  在这些条件下施加负载时感觉不舒服、因此无法获得 VCOMP 信号。  

我附上了两组数据用于比较。  第一组信号的取值为 2900 瓦、第二组信号的取值为 4200 瓦。 当 输入电流信号为 2900 瓦时、看起来良好、但当功率为 4200 瓦时、出现上述失真。    

2900 瓦 Vin 和 Iin  

2900 瓦 Vin 和 ICOMP

2900 瓦 Vin 和电感器电流

2900 瓦 Vin 和 ISENSE

4200W Vin 和 Iin

4200W Vin 和 ICOMP

4200W 的 Vin 和电感器电流

4200W 的 Vin 和 ISENSE

此致、

您好、

我们需要一些时间来回复您。

谢谢

您好 StnGgc、

我难以相信您所显示的任何 CH1 波形。   
我相信使用差分探头时交流输入电压的 CH2 波形。  

从 2900W 设置开始：  
a) Iin 看起来正常、显然使用了交流电流探头。  小问题:正极和负极两半不对称于零参考线（它实际上不是在一条斜线上） ,并且刻度是 2V/div ,它不告诉我 A/div。  在这种情况下、请包括 V 到 A 的转换。  
b) ICOMP 信号看起来正常、但它已反转。  零点不在网格线上、 这有时会使 测量变得更加困难。  
c) 电感器电流不正确、采用了交流耦合、显示没有开关活动。  我推测 您实际上使用的是额定电流为 50/60Hz 的交流电流探头。  我建议获得高带宽 (30MHz < BW < 200MHz) 直流电流探头（例如来自此 Tek 网站： https://www.tek.com/en/products/oscilloscopes/oscilloscope-probes/current-probes 的探头）  、确保它可以测量直流电流。  可以来自 Tektronix 以外的供应商；它们只是一个示例。  使用低频交流探头时看不到开关电流。  
我期望每个半交流周期的电感器电流与上一个周期和下一个周期相同。  无失调电压或非对称波瓣（除非整流后的交流电压具有相同的失调电压和波瓣）。  
D) ISENSE 看起来不正确。  除了反相和偏移为负外、它的形状与预期相似。  信号上有很多噪声。  我怀疑这个波形是使用差分探头测量的。    

对于 4200W 设置：  
a) Iin 波形失真更大、但我认为使用 60Hz 交流探头掩盖了一些细节。  我认为的负半失真可能是由于电感器饱和造成的。  我不知道为什么每个半周期都不对称。  
b) ICOMP 在每隔半个周期的峰值处显示一个平坦点、可能对应于交流输入电流的峰值负半部分。  
平坦电平为 6V、这是 ICOMP 电压的内部钳位电平。  当 ICOMP 钳位到 6V 时、IC 无法对电流整形进行很大的控制、但过流保护除外。   要消除 6V 时的钳位、您需要减小电流检测电阻 (Rs) 值。  我不确定是多少。  这取决于目标的最大功率级别。  请注意、较低的 Rs 可允许更高的峰值电感器电流、如果电感器饱和、这只会使饱和恶化。   
电感器应该 EB 设计为在最高工作温度下不会在最高峰值电流下饱和。  
c) 电感器电流看起来甚至越来越糟糕、我认为交流电流探头根本无法处理实际的电流波形。  合适的直流电流探头可以解决该测量问题、这样您就可以看到电感器电流的实际情况。   
d) ISENSE 信号的问题与 2900W 电平相同。  

通常、探测 VCOMP 不应影响 PFC 的运行、但它取决于您如何探测它。  如果您在信号上使用 HV 差分探头、它可能会向信号中注入低频噪声、从而导致 Vout 变化。  我在 VCOMP 上使用正常的 10X 示波器探头而不会出现问题、但这仅在交流输入源与 EARTH-GND 隔离时才有效。   本质上、探头 GND-CLIP 通过接地端将 PFC GND（控制器 GND）连接到示波器 GND。  交流电源必须与 GND 隔离、否则会烧毁电路。  这可以使用隔离式电子交流电源或将隔离变压器与建筑物交流电源串联来实现。  您可能需要一个额定电压为 10kVA 且相当大的隔离变压器。  
注：Variac 未隔离！   
另请注意：一旦示波器被接地至 PFC 的 PGND、示波器上的所有电压探头都应将其 GND 夹连接到同一个 PGND 网络。  GND 夹不能进入不同的电压或网络。  

此致、
Ulrich

Ulrich、

是的、我使用差分探头来测量这两组数据。  我检查了示波器设置、意外地为 ch1 保留了“Invert"功能“功能。  这就是 CH1 信号反相的原因。

我订购了一个当前探测器、我正在等待发货。  我将在收到时进行测量。   

我还会订购 10+kVA 隔离变压器、但这会需要一些时间。

同时、我尝试使用电池供电示波器、并能够探测 ICOMP、Vcomp 和 Isense。  我在下面附上了它们。 （请忽略磁条水平线,我不知道如何删除它）

2900 瓦 ICOMP

2900W Vcomp

1900 瓦 Isense

4200W ICOMP

4200W Vcomp

4200W Isense

这些图表是否说明了 4200W 下的输入电流失真？

我当时想 先降低 Rsense 的值、以确定它是否消除了输入电流失真。  如果失真更严重、我将按照您上面的建议重新设计电感器、以获得更高的电感值。

此致、

请给我们一些时间来回复您。

您好 StnGgc、

感谢您提供的附加波形。   
从 4200W ICOMP 来看、它看起来几乎与 2900W ICOMP 相同、只是幅度比预期的要高一些。  
ICOMP 的每个半个周期看起来都相当平滑、ICOMP 是 ISENSE 的积分、而 ISENSE 是电感器电流的量度、因此、如果 ICOMP 是平滑的（忽略开关噪声）、那么我预计实际交流电流会是平滑的。   
因此、我开始怀疑 4200W 交流电流的形状确实如您之前发布的“4200W Vin 和 Iin“屏幕截图所示失真。  我真的不相信交流电流探头。  顺便说一下、我仍然想知道这些屏幕截图的 A/V 缩放比例是多少。  

我迫不及待地想要您收到新的直流电流探头！  务必要检查电感器开关电流、以确保它不饱和。  

同时、您必须消除低电压波形上的所有开关噪声。   
2900W ISENSE 与 4200W ISENSE 进行比较时、两者看起来是相同的。  给定~8V 峰峰值包络时、实际信号完全被开关噪声所掩盖。
以下链接指向有关尖端和接地筒探测以消除噪声拾取的文章：  
https://www.electronicspecifier.com/products/power/oscilloscope-probing-techniques-for-measuring-power-supply-ripple
将通道带宽限制设置为 20MHz 可能是值得的。  对于大多数信号、您不需要更高的带宽。  

对于 ICOMP、请使用 1V/div、与 VCOMP 相同。  对于 ISENSE、请使用 100 或 200mV/div。  
对于扫描速度、您可以在 5ms/div 处看到大图、但在 1 或 2ms/div 处获得更多详细信息。   100-200kSa/s 在这里很好。
开关波形的时间将为 2-5us/div。   在这些扫描中、您需要 4-8ns/Sa 或 125-250Sa/s 采样率。  

启动隔离变压器后、您将能够使用在探头筒上带有接地 GND 的常规示波器。  
最干净的信号。   
电池供电的示波器可以解决非隔离式电源问题、但现在整个示波器会随着交流电压而上升和下降、这在一定程度上会影响信号。   

隔离输入后、您的常规示波器会将 PFC 部分 PGND 固定至接地 GND、所有信号都将以非移动电压为基准。  输入隔离是您的探测和安全朋友。  只需记住、所有探头 GND 都必须连接到同一网络、以免通过示波器将两个网络短接在一起。 理想情况下、所有探头 GND 都会转到同一点、以便所有信号都有一个公共基准、理想情况下、公共基准节点是控制器 IC 的 GND 引脚（尽管有时不需要太严格）。  

此致、
Ulrich

Ulrich、

上面使用的电流互感器的比例因子为 1V=5A。

我收到了电流探头、并以 2900W 和 4200W 的功率重新运行电感器电流测量。  兹附上以下文件：

2900W、通道 1：电感器电流、通道 2： VIN

地区 A、2900 瓦

2900 瓦、区域 B

4200 瓦

4200W、区域 A

4200W、区域 B

4200W、区域 C

我将按照您上面建议的设置重新运行 ICOMP、Isense 和 Vcomp、但我还没有隔离变压器、因此它仍然会产生很大的噪声。

此致、

您好 StnGgc

很抱歉我延迟了回复。  我可以发誓,我回复你 Last 星期五的,但我不知道发生了什么事。 也许我只是有 deja VU、但我记得您得到了一些真实的电感器电流波形、并希望 ISO-XFMR 很快就会出现、这让我很高兴。

无论如何、如果您想象一个平均电流流经电感器纹波电流的中间值、2900W 和 4200W 处的电感器电流就证明了交流输入失真是真实的。  在这两种情况下、半个周期都是不对称的；2900W 时不是很多、但在 4200W 时很明显。  这种不对称的原因尚不清楚。  这些电流下的输入电压没有太失真。    

 但我们之前确实看到过、在 ICOMP 电压中、ICOMP 在 4200W 下每隔半个周期就会在 6V 钳位电平下变平。   

~将电流检测电阻值减小 10m Ω 20%、以查看 4200W 失真是否减小或消失。  
同样、我不知道为什么它是不对称的、但在我看来、6V 钳位是一个问题、而不对称是另一个问题。   
较低的 Rs 应降低 Vicomp、从而避免 6V 钳位。  

此致、
Ulrich

Ulrich、

我将电流检测电阻值从（0.010/3 = 0.003 Ω）降低到（0.008/3 = 0.0027 Ω）。  失真消失了、但输入电流波形从 x 轴向下移动。  以下是我的调查结果摘要。  （我还使用了“桶形和尖端“方法来获取 Isense、Vcomp 和 ICOMP 信号。）

2900W 的 Vin 和输入电流

2900W 的 Vin 和电感器电流

2900W Vin 和电感器最大电流

2900W Vin 和电感器电流最小值

2900 瓦 ICOMP

2900W Vcomp

1900 瓦 Isense

4200W Vin 和输入电流

4200W Vin 和电感器电流

4200W Vin 和电感器最大电流

4200W Vin 和电感器电流最小值

4200W ICOMP

4200W Vcomp

4200W Isense

此致、

您可以在此处留下您的电子邮件吗？ 我建议进行离线讨论、因为该主题越来越长、对社区没有用处。  

我相信您需要一个专用资源来支持此类调试活动。

谢谢、

您可以留下公司电子邮件或大学电子邮件吗？

谢谢

Steven、

我是否知道该项目在公共交通中的应用?

谢谢

Ning、

我想我可能已经找到我电路板上输入电流偏移的根本原因。  我怀疑 IGBT 中集成的二极管会导致非平衡全波整流器。   全波整流器的+VE 和 GND 侧翼两端的正向电压明显低于其他侧翼。  我认为一半的交流正弦波通过 IGBT 进行整流、而不是通过全波桥式整流器导致输入电流下降。  我希望替换桥式整流器和/或 IGBT、以便通过整流器而不是 IGBT 强制进行整流。   

我认为不需要进行离线讨论。 我从以前的帖子中删除了个人信息、出于隐私原因、我不愿意在公共论坛上提供这些信息。 我相信这也可能违反公司政策。 您可以删除或编辑您之前的帖子、以删除我的姓名和行业吗？

不管怎样、我都很感激您的提议。

此致、