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[参考译文] UCC28730:故障问题。 冲冲冲冲和 OVP?

Guru**** 1086020 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28730, UCC24650, UCC28730EVM-552
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/1065868/ucc28730-fault-issue-overshoot-and-ovp

部件号:UCC28730
“线程”中讨论的其它部件: UCC24650测试

你好

我曾尝试浏览一些论坛帖子和 SLUAAC5“反向辅助绕组 OVP 和 UVLO 故障感应设计和故障排除技巧”(https://www.ti.com/lit/an/sluaac5/sluaac5.pdf),但似乎找不到我的问题或解决方案。

我正在尝试在 具有超低待机状态的直流-直流转换器中实施 UCC28730。 目标操作为250V 直流至450V 直流输入和~5.5V 输出(LDO 调节为5V,MCU 则为3.3V 和1.2V)。
[请参阅电子表格]
电路原理图如上。 UCC24650已被卸下进行测试。

RS1 (R2) = 100k,RS2 (R7)= 30k,根据 SLUC579,这应使我的 OVP 阈值为~7.1 OVP,并调节 Vout 为~ 6.2V。 此处为变压器数据表: au.mouser.com/.../760875112-1724366.pdf

大多数测试是在中使用250V 直流进行的。 一些采用300VDC 输入的快速测试似乎效果不大。 启动电压似乎为~220VDC。

该设备似乎正处于故障状态,VDD 在~7V 和~21V UVLO 接通/断开电压之间振荡就表明了这一点,而且输出电压调节不可接受,过压和过大波纹。  

CH1为 VDD 至 HV-。 CH2为 Vout (LV+至 LV-)

10K 欧姆输出负载。  


100K 欧姆输出负载


1 Meg ohm 输出负载。

放大到瞬态开启时,VS 似乎连续3个周期超过4.6V 阈值,导致 OVP 关闭。 注意:负载值有一些变化,这会影响循环次数,但在关闭前波形和振幅也会发生变化。

10K 欧姆负载。 CH1为 VS (用 x1无源探头探测,50pF +/-20pF) CH2为 Vout


10K 欧姆负载。 CH1为 VS (使用 x10无源探头探测,20pF +/-5pF) CH2为 Vout

我还检查了其他潜在故障情况。 如上所述,增加输入电压似乎没有任何变化。

已检查 VDD 盖是否不足,并已降压触发 UVLO

CH1 VDD,CH2 Vout。 VDD 似乎没有耗尽并触发 UVLO。

OCP 似乎也不是问题。

100K 欧姆负载。 CH1是电流感应电阻器的电压(MY R6= 1欧姆)。 观察到的峰值电压为~510mV ->510mA,即远低于1.5V OCP 阈值。

闸极驱动瞬态也似乎完全处于当前传感前导边消隐时间(t_CSLEB=250nS)内。 此外,似乎没有过多或多余的噪音。

现在请仔细查看文档中建议的辅助绕组波形:

100K 欧姆负载。 CH1为 AUX (辅助二极管 D5阳极至 HV-)。 CH2为 Vout。

辅助波形上似乎没有过多的噪音或振铃(辅助二极管反向偏置振铃除外)。 泄漏电感波纹/高原似乎已超过最小值。T_(LK_RESET)=750ns。


在输出电压过度脉冲发生之前,请仔细观察周期中的 VS:

CH1 VS,CH2 Vout。 (X1探测?)

CH1 VS,CH2 Vout。 (X10探测)



反馈信号看起来相当“软”,电容升高非常缓慢。 这可能部分是由于探头负载造成的,但我想知道这是否是问题,VS 引脚上的上升时间过长,导致输出电压测量出现问题,并过度注入 OVP。 我现在的唯一想法是尝试向 VS 分压器添加电容绕过以尝试改进 VS 频率响应,但这可能会导致更多的并发症。

我能够在无故障的情况下以轻型 DCM 运行(无 VDD 摆动和良好调节),但这需要相对较高的10欧姆负载(Vout ~6.6V,Iout 660mA) 这种情况相当不稳定,因为切换周期变化很大,有时会回到故障状态。 从10k Ω 到10 Ω(使用十进制电阻箱)的值也进行了测试,但在~10ohm 负载之前,它似乎没有出现故障。  

10欧姆负载。 通道1输出,通道2辅助绕组

9欧姆负载。 CH1 VS

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    您好,Ken:

    感谢您的帮助。  

    它应该是 OVP。 根据您的测量结果,Vaux 最大电压为21V,高于估计值。 (变压器的耦合可能太好,无法使电压更高)

    因此,对比将是 Vaux * R7/(R7+R2)=21*30k/130k =4.84V。 它超过 Vs,OVP 阈值,即4.52V~4.71V。

    基于这一点,将触发 Vs,OVP。 因此,您可以根据测量结果(25kohm 或更低)计算 R7,以避免意外的 OVP。  

    请对其进行修改并查看其是否有帮助。  

    请与我分享 UCC28730使用的系统吗? 如果输出负载不稳定,则需要使用 UCC24650。 一旦输出负载发生显著变化,电压将大幅下降。  

    此致,  

    韦斯利

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    感谢韦斯利的回应

    我不确定降低 R7 (RS2)是否有助于防止控制环路过度。 如果我对 UCC28730的理解正确,它将降低目标调节电压和 OVP 阈值。 我以前用焊接在板上的20k 电位计+ 20k 电阻器替换了 R7,以尝试调整 R7值。 将 R7值调到20k 至40k 欧姆之间似乎没有改变问题,只是改变了循环次数和 OVP 跳闸的电压级别。 我注意到焊接电位计+电阻器的设置可能比焊接的 SMD 电阻器具有更多寄生电感和电容,但故障似乎完全相同。


    500欧姆负载,电位计最大值(R7=~40k 欧姆)。 CH2输出


    最小电位电位(R7=~20k 欧姆)。 CH2 =输出

    (注意 在上述测试运行期间仍安装 UCC24650)

    关于我们应用的更多注释: UCC28730 正被用作直流-直流转换器,用于在250V 至450V 电池系统内为 BMS 和 LCD 屏幕供电。 我们确实打算在 最终实施中使用 UCC24650,但目前已将其删除,以降低复杂性,同时解决 OVP 问题。

    谢谢

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    您好,Ken:

    我不确定,但您的 VS 感测似乎有问题。  

    如您所述,输出为5.5V,R7和 R2是根据此设置设计的。  

    但是,当输出电阻为10欧姆时,输出为6.6V,这比您的设置高得多,而且 VCS 信号仍然不稳定。  

    请先检查 R1设置和 vs 跟踪。 您可以增加 R1或添加100pF (从 CS 到 GND 引脚)和10pF (从 vs 到 GND)以检查它是否有帮助。  

    此致,  

    韦斯利

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    你好,韦斯利

    设计目标确实是输出电压~5.5V,但 考虑到使用的 RS1和 RS2值,在中等负载(4.3 W)下测得的6.6V 电压与预期值相差不大。 提供的 VCS 信号也不适用于10欧姆负载条件。 但是,在中等负载条件下调节不是我的问题。

    问题在于,在轻负载下,电压会严重超过8.2V,导致持续~1秒的停机,在此期间输出完全断电。

    将电容从 VS 增加到 GND 可能会进一步衰减 辅助绕组 反馈信号,从而使过度拍摄问题更加严重。 当使用示波器无源探头(10pF 至50pF 探头电容)探测 VS 到 GND 时,也对其进行了部分测试,但未解决问题。

     您能否将 此问题提交 给更高的支持级别?

    此致


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    随附的是 SLUC579“UCC28730设计计算器工具”电子表格,其中包含用于设计的值。

    e2e.ti.com/.../SLUC579_5F00_UCC28730-Design-Calculator-WE-760875112-_2D00_-v0.1.xlsx

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    您好,Ken:

    感谢您提供计算文件。   

    由于 PSR 拓扑的响应速度较慢,并且输出电压在多个脉冲中快速上升。 UCC28730可能无法根据输出电压及时响应,从而导致过冲和 OVP。  

    请问您使用哪种电容器作为输出?  根据您共享的原理图,它们似乎是陶瓷电容器,输出电容低于计算结果,如果它们是陶瓷电容器,则直流偏置可能会使 Cout 变小。  

    请尝试使用 E/C 帽或其他类型来查看是否有用? 或者将 Cout 增加到2200uF,这是基于计算文件的计算结果。 这可能是解决这一问题的方法。

    请注意,由于 PSR 操作,可能仍需要额外的负载。  

    此致,  

    韦斯利

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    感谢您观看韦斯利。

    输出电容器确实是 MLCC。 电解电容器因应用要求而不适用:超低泄漏/待机电流,抗振能力(电解电容重量),高可靠性和尺寸限制。 我可以尝试使用 MLCC 增加一些输出电容,看看它是否有助于稳定性。 我注意到,根据计算电子表格,150uF 是“带唤醒监视器”的最低要求。 我的理解是,这一要求更多地是为了限制负载瞬变导致的压降,而不是控制回路稳定性。

    通过添加一个与 R2 (RS1)平行的正向馈电电容器来改善控制环路响应是否可以接受?

    我希望大幅最大负载(最小负载)不是稳定性的要求,因为数据表和设备演示文稿(https://www.ti.com/lit/ml/slyp756/slyp756.pdf)公布了超低(引脚<5mW)待机电源,这是我们选择 UCC28730的主要原因。

    此致

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    您好,Ken:

    由于 MLCC 对直流偏置敏感,因此随着直流偏置增加,电容会大幅降低。 因此,有效电容将会如图所示减少。 例如,MLCC 将电容降低近80%,即5VDC。 直流偏压特性对 MLCC 有很大影响。 如果不允许使用 E/C 电容,您可以尝试使用其他类型的电容器,这些电容器的直流偏置变化较小。  

    为了实现回路稳定性,电子表格还建议使用1200uF 获得40英尺相位边界,2200uF 用于电压波纹规格。 因此,我认为如果电压波纹在这个时候是失能的话,需要1200uF。

    而 Rload 是必要的,因为它是 PSR 技术。 IC 将产生最小脉冲,作为 fmin,以通过辅助绕组感应输出电压,因为第二端没有电压监控电路。 如果没有负载,则会通过感测脉冲为输出电压充电。 通常需要一个小负载电流 (高负载)来稳定 Vout。 (例如:Rload 为100kohm,UCC28730EVM-552 )

    [引用 userid="509209" url="~ë/support/power 管理-group/power 管理/f/power 管理-forume/1065868/ucc28730-fault-issue-issue-overshoot-and -OVP/3944657#3944657通过添加平行于[RS/1]的馈电容器来改善控制环路响应是否可以接受?]

    不推荐。  Vs 引脚用于感应来自 Vaux 的输出电压信息,采样点是 Vaux 平台的末端,响应由内部单位控制。 正向馈电电容器可能没有什么作用,但它会影响 Vs 的形状。  

    降低 RS1和 RS2,但保持相同的比率可能是一种安全的方法。 与 IC 信号相比,它提供了更高的电流来上升,但它会影响 Vin (运行)和线路补偿。 然而,反应的关键仍由内部控制单位决定。  RS1不会提供太多改进。   

    此致,  

    韦斯利

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    谢谢韦斯利

    我知道 MLCC 直流偏置电容损失与非 C0G 电介质有关。

    我将尝试使用1200uF 电容并进行更多测试以检查最大负载。

    感谢您提供有关正向馈电电容器的说明。 是否有更多关于辅助电压采样工作原理的信息? 我还注意到 RS1用于线路电压采样,馈电正向电容器也可能影响线路电压感应功能。

    减少 RS1和 RS2是不可接受的,因为 Vin (运行)减少是为了防止电源过度放电电池。

    此致


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    我使用低 ESR 电解电容器执行了一些测试,提高了输出电容。

    最小添加了220uF 电容器和15k 欧姆负载,实现了稳定性和正确操作(无过冲和停机)。

    在最终应用中,我一定要使用远远超过这一测试最小值的值。 目前正在考虑2x470uF 和10k Ω 预载。

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    您好,Ken:

    [引用 userid="509209" url="~ë/support/power 管理-group/power 管理/f/power 管理-forume/1065868/ucc28730-fault-issue-issue-overshoot-and -OVP/3945833#8333"],是否有更多有关辅助电压采样工作原理的信息?

    您是否提到了输出电压的采样时间?

    Vs 引脚将在消隐时间后检测通过 Vaux 的输出电压。 Vs 引脚不断检查电压,并在 Vs 显著下降之前使用最后 Vs 电压,以作为控制法的一项输入。 由于 vs 仅在斜坡发生变化之前保留电压信息。 需要保持 Vs 销的形状尽可能正确。   

    此致,  

    韦斯利

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    感谢您的反馈。 自问题解决以来,我想结束这条主线。 谢谢。  

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    继续并结束主题。 如果我发现任何其他问题,我将打开一个新话题,但我认为这个问题已经解决。 谢谢。