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[参考译文] UCC256403:UCC256403 550W 电池充电器设计问题

Guru**** 2668435 points

Other Parts Discussed in Thread: PMP22083, PMP40766, UCC256403, UCC25640EVM-020

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/1585083/ucc256403-ucc256403-550w-battery-charger-design-issue

器件型号: UCC256403
主题中讨论的其他器件: PMP40766UCC25640EVM-020、PMP22083

我使用 UCC256403 设计 550W 电池充电器、并参考 PMP40766 作为设计指南。

预期输出规格为 39–58V / 9A。

我已经制造了第一个原型板并施加了功率;但是、输出未达到预期水平。 通电后、输出电压在 20 秒内缓慢上升至约 30V、并仅稳定在 30 至 36V 左右。

测量 LR 节点时、我发现开关频率非常低、约为 1Hz。 我仔细检查了原理图、但无法确定导致此问题的原因。

您能否查看我的原理图并帮助确定导致此问题的原因?
我随附了原理图和设计材料以供您参考。

非常感谢您的支持。

Sheet1.pdf

1_UCC256403_50V_250926.xlsx

3_UCC256403_39V_250926.xlsx

2_UCC256403_58V_250926.xlsx  

此致、  

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    您好、

    我们可以从 CV 模式开始调试。  

    您能否按如下所示对 D11 和短 CV 模式反馈进行拆焊?

    现在在 J1 处提供 Vin 并在 J3 接地、然后检查输出电压是否稳定?

    提供 LO、HS、谐振电流和 Vout 的示波器图片。

    此致、

    Sougata

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    尊敬的 Sougata Nayak 先生:

    正如您所建议的、我仅在 CV 模式下执行了测试、但问题仍然存在。
    我先介绍一下测试设置:

    - VIN:380 VDC 输入

    - VCC (P2 ): 15 V 外部电源

    - P1:12 V 外部电源

    通电时、VOUT 会缓慢上升约 20 秒。 在 30V 至 38V 范围内、输出电压会波动。
    向 VOUT 施加负载时、输出立即降至 0V

    Q1 和 Q2 的开关频率测量值约为 1Hz。
    附件中显示了 Q1 和 Q2 的 VGS 波形、以供您参考。

    我怀疑以下可能的原因:

    BW 引脚配置:BW 引脚当前直接接地以进行测试。 这是否会导致异常运行?

    2、变压器设计:变压器采用 PQ4040 芯,初级绕组 24 圈,次级绕组 6 圈。
    该设计侧重于实现正确的匝数比和初级电感、但是对于 LLC 拓扑、是否还有其他变压器注意事项可能会被忽略?

    此致、

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    您好、

    这肯定是 1 秒的故障。 您能否用 10uss/div 结果探测 ISNS 引脚、以检查是否存在 OCP 故障?

    BW 引脚请勿将其接地。  

     其他问题、我很快会回来联系您。  

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    尊敬的 Sougata Nayak:

    根据您的要求、我在输出电压达到大约 30V 时测量了 ISNS 引脚电压
    我的差分探头的衰减比为 50:1。

    对于电容器 C10、我使用 C717U221KZYDAAWL25 元件。

    我知道 ISNS 引脚上的电压应保持在 7V 以下、但我会观察到更高的电压、不能确定为什么会发生这种情况。

    此外、您能否确认适合 VCR 和 ISNS 电容器的额定电压?
    目前、我选择了额定电压为 1kV 的元件。

    为了便于您参考、我附上了当前被测电路的原理图。
    在此测试期间:

    禁用 CC(恒流)功能、

    未使用偏置绕组电源、和

    预充电模式电路也被禁用。

    非常感谢您的支持和指导。

    e2e.ti.com/.../UCC256403_5F00_LLC.pdf

    此致、

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    此外、我还附加了 HS 引脚的波形以供您参考。

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    您好、

    ISNS 波形出现了问题。 它应该是正弦电流、与电流类似。  

    您能否同时检查谐振电流和 ISNS 波形?

    此致、

    Sougata

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    ISNS 和 VCR 引脚上测得的电压接近 500V

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    您好、

    您能否重新检查? ISNS 和 VCR 电压不能去那么多...

    此致、

    Sougata

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    您好:
    再次检查后、我仍然看到峰值电压为几百伏。
    当我在 1Hz 的 LTspice 中进行测试时、我确认输出严格跟随输入电压。

    最初、我怀疑该问题是由于 VCR 和 ISNS 电容器的选择不正确而引起的。
    但是、即使在更换后、同样的问题仍然存在。

    我第二个怀疑是 UCC256403 芯片的栅极驱动器对于我使用的 MOSFET 来说可能不够强大。

    您能否确认 UCC256403 芯片的栅极驱动器电流能力是否为 0.6A?

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    您好、  

    是、UCC256403 芯片的栅极驱动器电流源能力为 0.6A

    VCR 不能超过 7V、ISNS 会被钳位到一定的电压。 请以正确的方式进行探测。  

    此致、

    Sougata

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    我使用高压差分探头测量了 PGND、VCR 和 ISNS。

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    您好:

    我从 UCC25640EVM-020 评估板上拆下了 Q1 和 Q2 MOSFET (AOB20A60L) 并将其移植到我自己的 LLC 板上。 借助这些 MOSFET、我成功地在空载条件下实现了 58V 输出。

    当测量 HS 引脚时、我确认转换器在突发模式下以大约 80kHz 运行。

    但是、在施加负载后、两个 MOSFET 就会短路并发生故障。 我已经订购了替换 MOSFET、但我想问几个问题:

    在空载条件下、输出电压 (Vout) 在 51V 至 58V 之间摆动。我假设增大输出电容器可以使电压稳定。 此假设是否正确?

    根据 UCC25640x 设计工具、预期的 MOSFET VqLLC 约为 615V。基于此、我选择了额定电压为 650V 的 MOSFET。这是否是合适的选择? 我注意到演示板上的 MOSFET (AOB20A60L) 的额定电压为 700V Vds。

    非常感谢您的支持和指导。

    此致、

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    您好、  

    感谢您的耐心。 我一定会在星期一上回来与您联系的。

    此致、

    Sougata

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    您好、

    增大电容可能会起作用、但您可能需要更改补偿振荡以进一步稳定它。  

    此外、您是否有以下 FET: IPB60R105CFD7?

    如果是、请与这些 FET 进行检查。  

    如果 FET 仍然出现故障、请分享示波器中 LO、HO、谐振电流、HG、LG 的图片以了解更多信息。  

    650V MOSFET 应该没有问题。 但与 FET 的体二极管相关的导通和关断延迟以及反向恢复电荷很重要。  两者都应尽可能低。

    此致、

    Sougata

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    您好:

    我购买了新的 IPW60R099CM8XKSA1 MOSFET 并进行了多项测试。
    但是、在所有四个测试中、MOSFET 都因短路 OUT 而出现故障。

    我将 VGS 电阻器更改为 10kΩ 和 51kΩ 进行测试、但 MOSFET 仍然短路。
    在某些情况下、输出电压达到 52-60V 左右、但当我关闭并再次打开主输入电源时、MOSFET 会立即突然短接。

    由于我的样片数量有限、因此我想验证我的设计是否正确。
    我的开发时间不够用、因此时间表非常紧张。

    谢谢你。

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    附加的是电流电路。

    e2e.ti.com/.../2844.UCC256403_5F00_LLC.pdf

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    您好、

    设计明智、外观不错。

    您能否分享示波器中的 LO、HO、谐振电流、HG、LG 以了解更多信息?  

    您可以提供空载图片和 0.5A 负载?

    此致、

    Sougata

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    遗憾的是、当我尝试测量 FET 时、它会灼伤。

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    在我的计算中、OCP1 水平的 ISEC 峰值为 70.59A、这是可以的吗?

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    您好、

    如果没有示波器 PIC、就很难调试 FET 和栅极驱动器电路发生的情况。

    是、OCP 等级正常

    此致、

    Sougata

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    我应该在哪里衡量志愿者的当前情况?

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    您好、

    您可以在以下几点进行测量:

    但是、当 HG 启动时、始终检查 LG 是否出现过冲。

    此致、

    Sougata

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    您好:

    我将根据您的要求向您发送 MOSFET LO 栅极信号和 HS 电流的测量值。
    在测试过程中、我第一次施加主输入电源时、输出约为 55V
    但是、在关闭主电源然后再次施加电源后、MOSFET 立即损坏。

    连接的数据是在第二次上电尝试期间测量的。
    通道 1 是 LO 栅极信号、通道 2 是电流探头 (100mV/A)。
    我只有一个差分探头、因此只能测量 LO 栅极。
    感谢您的理解。

    谢谢你。

    e2e.ti.com/.../LLC-Measurement-Data_5F00_251118.pdf

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    您好、  

    我懂了。

    您能否请使用以下 CKt 来更改栅极驱动器:

    使用带有 1 欧姆电阻器的 PNP 晶体管来关断 FET。  

    也在高侧栅极驱动中使用相同的电路。  

    此致、

    Sougata

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    你好。

    您提到的电路与现有的 PMP40766 电路之间有何区别?

    PMP40766 电路是否不可能?

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    你好,这不是不可能的,  

    这取决于布局和 FET 反向恢复二极管。  

    根据上述电路、我们将尝试在 LO 或 HO 关闭时强烈下拉栅极。  

    此致、

    Sougata

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    你好。

    您提到的电路是否应用于 PMP22083?

    我们如何计算 90R 和 50R 的选择?

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    你好。

    我想使用 2N3906 进行测试。

    使用它是否有问题?

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    您好:

    我通过添加您提供的 PNP BJT 电路进行了测试。

    施加 380VDC 输入后、输出保持在大约 6V 至 8V 并持续几秒钟、然后上升至 33V-35V。
    通道 1 是 ISNS 测量。

    谢谢你。
    e2e.ti.com/.../LLC-Measurement-Data_5F00_251119.pdf

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    我懂了。  

    这是 1 秒故障。  

    执行以下测试用例:

    A.将栅极驱动器中的 90 欧姆更改为 10 欧姆电阻、40 欧姆更改为 0 欧姆。  

    b.在开关时检查 ISNS 波形峰值。 我觉得这个 1s 故障是 OCP 故障。  

    此致、

    Sougata

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    你好。

    如您所说、通过修改电阻来测量。

    与前一个不同、输出电压为 16V 电平。

    在 I 测量 ISNS 时、出现了一个 ISNS 电压超过–50V 或–100V 的部分。

    ISNS 电容值是否计算错误?


    e2e.ti.com/.../LLC-Measurement-Data_5F00_251119_5F00_2.pdf

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    您好、

    在设计计算器中、Cisns 为 180pF。 您能说出吗?

    此致、

    Sougata

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    您好:

    首次设计电路时、我选择了 Cisns 为 200 pF、Risns 为 70Ω。

    但是、重新计算后、电路板上当前安装的元件为 68 pF 和 200Ω。

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    此外、这是当前 LL/SS 设置。

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    我使用 UCC25640EVB 板测试了 FET。

    但是、我发现电路运行异常。
    测量低侧 FET 栅极时、观察到栅极电压上升至 100V。

    是否可能选择了错误的 FET?

    我使用了 IPW60R099CM8。

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    您好、

    这可能是由于 FET 的硬开关所致。 您可以与开关节点一起检查该点的谐振电流。  

    此致、

    Sougata

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    你好。

    是否可以回答 LLC 测量 Data_251119_2.pdf 的问题?

    我正在分析原因、但我找不到。

    此致、

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    您好、

    ISNS 不能超过 7V。 50 或 100V 测量错误。  

    此致、

    Sougata