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[参考译文] UCC28070:关于空载时输出电压波动问题

Guru**** 2466550 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28070

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/1546605/ucc28070-about-output-voltage-fluctuation-issue-when-no-load

器件型号:UCC28070


工具/软件:

您好的团队、

我们的客户目前正在使用 UCC28070PWR 评估产品、并且在原型测试期间遇到了问题、我们希望深入了解这些问题。

他们生产了大约 20 到 30 个原型单元,其中一个单元在空载条件下表现出显著的输出电压波动。 虽然大多数器件仅显示微小的变化(使用万用表测量,DC320V 附近 0.01–0.1V)、但受影响的器件在 2 秒周期内显示约 3.3Vp-p 的波动。

将有问题的电路板上的 UCC28070PWR 替换为另一块电路板上的 UCC28070PWR 后、问题就转移了、这表明该该行为可能是由 UCC28070PWR 本身的元件变化导致的。

他们还在 TI E2E 论坛上发现了一个类似的案例、其中另一个用户遇到了与 UCC28070(800 个器件中有 4 个器件受影响)相同的现象。
参考: UCC28070:电源管理论坛 — 电源管理论坛-电源管理 — TI E2E 支持论坛

进一步调查显示、当负载连接时、波动消失。 此外、通过调整 ROA 和 RTA 的电阻值以增加 RSA 上的失调电压斜坡电压、即使在空载条件下、也能抑制波动。 这让我们认为电流检测部分 (CSA、CSB) 的内部运算放大器变化可能是根本原因。

但是、实施这种硬件级调整会影响他们为产品设置的效率规格、从而使其成为困难的解决方案。

基于上述情况、我们想提出以下问题:

  1. UCC28070PWR 的具体内部特性如何导致这种变化? 我们猜该问题来自 内部运算放大器变化。 这是正确的吗?
  2. 除了轻负载下的电压波动外、此类元件还可能影响哪些其他性能方面?
    (例如,功率因数下降,效率降低,噪声发射增加或易感性增加,控制性能下降)
  3. 哪些环境因素(例如输入电压,频率,环境温度,湿度)会影响受影响元件中的这种行为?
  4. 受影响的组件是否仍可视为正常产品?
  5. 制造过程中是否有任何筛选或测试方法可以识别并排除此类组件?

产品规格:

  • 输入电压:200–264V
  • 输出电压:380V
  • 输出电流:14A

我们已确认、受影响器件中 200V 和 264V 的输入电压会持续出现波动。

我们非常感谢您对这一问题的技术见解以及您可能提出的任何建议。

此致、

teritama

  • 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。

    您好 Teritama-San、  

    我想您的猜测接近标准、但不涉及电流放大器(运算放大器)。 在 UCC28070 中、这些放大器的输入失调电压均修整为–8mV 的一致负失调电压。   

    1.我认为 PWM 斜坡的下谷可能存在另一种类似失调电压的差异、并且这些谷值电压未进行修整。  因此、一个谷底可能略高于或略低于另一个谷底、并且会根据器件的组装而完全随机化。  
    在这种情况下、可能存在一个具有脉冲的相位具有轻负载或无负载的情况、而另一个相位没有脉冲、或零星的脉冲。   
    这可能会导致您遇到的较宽输出电压波动。  
    2.问题可能是电感器发出的可闻噪声。  您列出的所有其他方面都不应成为问题。  
    3、导致这种现象的主要环境因素是温度变化,以及批次间的差异。  
    4. 是的,这被认为是正常行为,它是一个正常的产品 ,因为没有明显的不良后果由+/–1%的 Vout 波动。   
    5、 我相信在技术上可以针对这些部件设计某种屏幕,但实施起来会非常昂贵,而且根本不可行。
    此外、我们必须确定根本原因是什么、而不是我认为最可能的根本原因是什么。   

    我不知道这种 不常发生的行为,只有在空载,虽然可能是令人不安的,实际上是否 上升到一个需要解决的问题的水平。  

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    尊敬的 Ulrich-san:

    感谢您的回答。  

    请详细了解以下答案。

    [quote userid=“64834" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1546605/ucc28070-about-output-voltage-fluctuation-issue-when-no-load/5950543 我认为、PWM 斜坡的下谷值可能存在另一种类似失调电压的差异、并且这些谷值电压未进行修整。

    ⇒这对我们来说是合理的、尤其是因为增加失调电压似乎可以缓解电压波动。 但是、我们很好奇为什么这种波动似乎有原因  周期为 2 秒 。 您能否解释一下 PWM 斜坡谷值电压变化与这种周期性波动之间的可能关系?

    我们目前正在调查此行为是否可能与某些内部保护功能相关、例如  OVP(过压保护)   零功耗检测 ,但感谢您对此的见解。

    [quote userid=“64834" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1546605/ucc28070-about-output-voltage-fluctuation-issue-when-no-load/5950543 导致这种行为的主要环境因素是温度变化以及批次间的差异。  [/报价]

    ⇒根据您之前的评论:

    1. 您能否确认这是否意味着当环境温度变化时、三角波形的谷值也可能发生变化?
      具体来说、了解在特定温度条件下谷值变得更高、需要更高的失调电压来保持开关操作是正确的吗?

    2. 此外、在这种情况下、您能否告知谷值是否往往较高(因此输出稳定性变得更加敏感)  大约 50%   降低  环境温度?

    3. 关于上述批次差异:
      这是否意味着、即使在谷值相对较高的 IC 中、有些也更容易受到环境温度变化的影响、而另一些则不是呢?
      如果您能详细阐述环境温度效应与批次差异的关系如何表现、我们将不胜感激。

    此致、

    teritama

  • 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。

    您好 Teritama-San、  

    我认为 Vout 的 2 秒变化周期可能是由于斜坡谷值电压为的 IC 内的热漂移所致。  另一种方法是周期性地超过 VAO 电压、即零功率阈值。  UCC28070 的方框图显示零功率信号生成故障信号、该信号可关闭栅极驱动、但也会使 CAOx 输出接地。  如果您看到发生这种情况、ZeroPower 和 VAO 可能需要~2s 的时间在 0.75V 和 0.9V 阈值之间振荡。  
    我认为 OVP 与此无关。  

    我认为环境温度变化会影响斜坡谷值电压失调、但也会影响 CAOx 输出失调电压。  它们往往会随着温度一起跟踪、但没有什么是完美的、因此跟踪可能不准确。  一些额外的外部失调电压可以克服跟踪不完美的极少数情况、但我认为 在极端环境温度下外部失调电压不必过高。   
    斜坡谷值和 CAOx 输出都从一个极端温度跟踪到另一个极端温度、 从热到冷跟踪的最大偏差保持在较小的内部失调电压范围内。  基本上、我们关注的是偏差。   

    遗憾的是、我没有任何量化的值。  我只有定性倾向。   
    但要举个数字为例:如果 3mV 的外部失调电压解决了室温下的 3V 变化问题、则您可能需要再增加 1mV 的失调电压(对于 4mV 的总失调电压)来考虑–40°C 或+125°C 下可能的额外偏差。   

    我认为不同批次之间不存在重大的谷底差异。  这是一个上下几 mV 的问题。  但是、斜坡谷底和 CAAx 偏移将在每个批次内非常接近、但 一些异常值除外、这些异常值似乎需要对 CSx 输入进行小的外部偏移才能克服。   

    此致、
    Ulrich

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    尊敬的 Ulrich-san:

    感谢您的答复。

    我认为 Vout 的 2 秒变化周期可能是由于 IC 内的热漂移(斜坡谷值电压为)造成的。  另一种方法是周期性地超过 VAO 电压、即零功率阈值。  UCC28070 的方框图显示零功率信号生成故障信号、该信号可关闭栅极驱动、但也会使 CAOx 输出接地。  如果您看到发生这种情况、ZeroPower 和 VAO 可能需要~2s 的时间在 0.75V 和 0.9V 阈值之间振荡。  [/报价]

    ⇒请详细说明。 您认为热漂移来自器件或环境温度效应吗? 2 秒变化周期是由于该热变化具有 2 秒周期。 我的理解是否正确?

    另一个原因是、如果这种变化是由于 CAAx 振荡引起的、那么调整 VAO 引脚上的电压调节环路补偿元件是否有效?

    我了解了环境温度变化的影响。 在我看来、通常情况下、PWM 斜坡谷值和 CAOx 输出失调电压跟踪环境温度、如数据表图 5-12 所示。 在这种情况下、PWM 斜坡谷值不跟踪环境温度、并且有时间使 PWM 谷底超过失调电压。 这是环境温度变化的主要影响

    请检查我的理解是否正确以及您的意见。

    此致、

    teritama

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    您好 Teritama-San、  

    我认为 2 秒的热漂移发生在 IC 内、而不是外部环境。  我认为 2 秒对于外部变化来说太快了。

    我认为更改 VAO 补偿不会影响任何 CAOx 变化。   

    我认为您的理解基本正确、但比环境温度变化更微妙。  
    我认为、PWM 斜坡谷值和 CAOx 输出失调电压会在环境变化时显著相互跟踪、但两个电压之间的差异会随着内部温度漂移而微妙变化、尤其是当两个电压非常接近时。   
    我们希望 CAOx 的基本失调电压始终低于斜坡谷值、以在空载时获得 0%占空比。
    但是、如果这两个电压非常接近、并且温漂使 CAOx 失调电压略高于谷值、就会得到窄的非零 PWM 脉冲、这可以将 PFC Vout 驱动得更高。   然后、将 VAO 误差电压驱动得较低(甚至至零功率阈值)、并且 CAOx 会受到影响而变低、或者 PWM 斜坡谷值会受到影响而变高、占空比再次变为 0%。  
    由于内部温度变化(可能是由于栅极驱动器损耗很小)、这种影响随后以~2 秒的速率循环、并在 Vout 上显示为~3V 的变化。   

     我的大部分“分析“是基于对 IC 是如何构建和如何运行的有限知识的“有经验的猜测“。  
    3V 空载变化很可能是由完全不同的因素引起的、但我对我估算边际器件的内部温度漂移导致的内部阈值变化很有信心。  

    目前、如果 3V 变化不会导致任何高级系统问题、而此 E2E 主题的目的主要是了解其来源、那么我想我已经尽可能多地提供了信息。  更深入的分析和更确切的解释将需要比我所能得到的更多的时间和资源。   我希望这足以结束这一主题。  

    此致、
    Ulrich

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    您好、Ulrich-san、

    感谢您对细节的解释。  

    客户观察到 零功率阈值定期被 VAO 电压超过、如以下波形所示。

    此 VAO 振荡是由器件内部 温度变化(可能是由于少量栅极驱动器损耗)引起的、这是否正确?

    客户想知道这种 振荡原因。  

    此致、

    teritama

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    请给我们几天时间来回复您

  • 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。

    您好 Teritama-San、  

    VAO 上的这种零功率振荡不是由温度变化引起的。  
    这是由电压反馈环路中的某种延时时间引起的。  

    当 VAO 上升到 0.9V(典型值)以上时、控制器退出 ZeroPower 模式并开始切换。   开关向输出供电、并且 Vout 上升到标称稳压以上、因为没有负载。  过多的输出电压会将 VAO 驱动至低于 0.75V ZeroPower 阈值、并且开关停止。  但是、Vout 过冲的幅度足够高、能够不断将 VAO 推低、直到 Vout 上的内部系统负载(如 VSENSE 电阻分压器)将 Vout 拉回至低于 标称稳压值。  这会导致 VAO 电压重新上升到 0.90V ZeroPower 迟滞电平以上并再次开始切换。  因此、该循环以~2.6 秒的间隔重复。  

    很高兴您给我展示了这个最新的波形。   
    请忘掉我刚才所说的温度变化吧。   
    这种频率非常低的振荡是由电压环路响应中的一段延时时间引起的。  

    我担心的是、VAO 在下降到零功率阈值之前会持续上升一段时间。  
    在 1s/div 时间刻度上、它似乎开始开关并运行~100ms、然后再停止开关。

    请将该控制器上的 VSENSE 和 VAO 与另一个在空载时没有振荡的控制器上的 VSENSE 和 VAO 进行比较。
    请仅关注这段时间、以 50 或 40ms/div 扫描。  
    请使用“尖端和接地筒探测“以尽量减少低电平信号上的噪声拾取。   

    某种情况导致 UCC28070 在空载条件下保持比必要时间更长的开关时间。  
    我不再认为这是轻微的温度变化造成的。

    此致、
    Ulrich