This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] UCC3808-2:需要在200VA 推挽式转换器10-70V 输入和170V 输出中提供支持

Guru**** 2457760 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC3808-2, TL431

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/1106013/ucc3808-2-need-support-in-200va-push-pull-converter-10-70v-input-and-170v-output

器件型号:UCC3808-2
Thread 中讨论的其他器件: TL431

你(们)好

我们设计了使用 IC UCC3808-2的推挽式转换器。  输入为10 ~ 60V 直流电池输入、输出为170V 直流。  生成的170V 直流电馈送到逆变器、以获得110V 交流输出。

请检查随附的设计快照。

 

变压器一次侧电感为0.308uH (每个绕组3匝)、二次侧电感为1.53mH (63匝)。  电路板已成功启动并在负载为60W 时进行测试。

电路板的问题是、Q5和 Q6的 VDS 波形不符合理想波形。  Q6导通时在 Q5上观察到振铃、反之亦然。  此外、电流传感器波形中还存在振铃。  请检查波形图像以供参考。

 CH 1:IC U5的电流感应输入;Ch 2:Q6 VDS

 通道1:Q5 VDS;通道2:Q6 VDS

您能帮我解决波形中的这种误差吗?  如果您需要任何其他信息、请告诉我。

谢谢、此致、

Ankit

  • 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。

    Ankit、

    高频振铃是由变压器漏电感 和 MOSFET 输出电容之间的谐振引起的。 这通常通过在每个 MOSFET 的漏源极上添加耗散的 RC 缓冲器来控制。 您还应测量变压器的泄漏、并确保使用最佳实践来确保紧密的初级-次级耦合。

    如果我在 TI 功率级设计器中输入您的一些已知参数 、并蛮力 匹配您在设计中使用的电感值、我会得到如下结果:

    您可以看到磁化电感(0.31μH)过小、需要至少大一个数量级(~3μH)。 低磁化电感值可减少初级匝数、但大初级电流也会产生较大的 di/dt。 以下是有关您的设计的一些评论:

    1. 使用 TI 功率级设计器确保电压和电流合理-根据需要进行必要的调整
    2. 尝试拆下初级侧上的 RCD 钳位、并在每个漏源上使用简单的 RC 缓冲器。 当变压器设计经过优化时、这应该足以抑制 VDS 上预期的振铃。
    3. 您的栅极驱动器(U6)没有原理图中显示的 VCC 电容器? C51仅适用于 HF 旁路。 100nF 不足以为 MOSFET 提供2Apk 电流。 添加与 C51并联的1uF-5uF 值。 切换时 VCC 是什么样的? 放大栅极脉冲的边缘、确保栅极开关不会在 VDD 上下拉。 如果当前仅使用100nF、我预计 VCC 会下降一些?
    4. UCC3808 (U5)需要 VDD 上的 HF 旁路电容。 在 VDD 引脚与 GND 之间直接添加100nF。
    5. 反馈补偿对于通常用于降压派生拓扑中峰值 CMC 的2类补偿器而言看起来不正确。TI 功率级设计器包含一个缓冲器设计工具和可用于检查环路的补偿费用。
    6. 看起来您在 VBAT 上可能没有足够的电容。 PP 是一种降压派生拓扑、可产生脉冲输入电流、并且需要位于变压器初级中心抽头附近的适量 Cin。 您可以从 VDS 波形的平坦区中看到、它不像下面那样平坦。 您的 VBAT 在切换时是什么样的?

    感谢您通过 E2E 进行连接!

    此致、

    Steve M

  • 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 Steven、

    根据您的建议、我通过消除气隙将变压器电感增加到70uH。  现在 VDS 波形和电流波形是干净的、接近理想波形。  

    感谢您的指导。

    我还面临一个问题。  推挽式转换器的效率仅为60%。  详情如下。

    输入电压:24V;输入电流:3.8A;输入功率:91.2W

    输出电压:170V;输出电流:340mA; 输出功率:57.8W

    效率:63.3%

    您能为提高效率提供帮助还是提出建议吗?

    谢谢、此致、

    Ankit

  • 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。

    Ankit、

    效率损失可由与交流相关的损耗决定、例如开关损耗(栅极驱动)、变压器磁芯损耗、交流电阻、漏电感、反向恢复、 等、或者它可能主要由与直流相关的损耗决定、例如 MOSFET 通道的导通损耗、变压器直流电阻等。检查一些基本波形并测量设计中最热的组件。 变压器、MOSFET 和输出整流器是常见的问题。

    此致、

    Steve M

  • 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 Steven、

    我正朝着相同的方向工作。 我发现波形中存在一些不一致。  RC 引脚设置为100kHz、其中 VDS 信号显示40kHz 频率。  

    Waveform at RC pinWaveform at primary Mosfet Vds

    您能检查一下并提出建议吗?  

    除此之外、您还建议将功率级设计器用于环路计算器、但我无法从中得出值、推挽式拓扑在其中不受支持。  您能否共享 PushPull 配置环路计算器的任何文档或参考设计?

    -Ankit

  • 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。

    Ankit、

    推挽是一种双端正向拓扑、因此振荡器的运行频率是变压器频率的两倍。 如果您希望变压器以100kHz 的频率运行、则需要将振荡器设置为200kHz。 您可能需要调整振荡器的确切 RC 值、因为您当前看到的不是精确的2:1。

    以下是您的设计在 TI 功率级设计器中的外观。 检查变压器比率、LMAG 和 LOUT 值:

    此外、TI 功率级设计器将用于补偿您的环路。 推挽是 CMC 正向、补偿是2类隔离式(带内部环路)。 确保您的 COMP 配置代表如下所示:

    随附的是推挽式拓扑的一些设计资源、我希望这些资源能有所帮助。

    e2e.ti.com/.../Push-Pull.pdf

    e2e.ti.com/.../slyt790b.pdf

    e2e.ti.com/.../slyt813.pdf

    e2e.ti.com/.../snva553.pdf

    Steve

  • 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 Steven、

    我的开关频率为100kHz、VDS 波形频率仅为25kHz。  请再次检查波形并再次共享您的视图、

    对于环路补偿、 我再次尝试使用该工具并获得了以下结果。

    在工具上、我们得到的 FCO 为1.28kHz、但没有针对补偿值提出任何建议。  您能不能建议我们在环路补偿计算中出错的地方吗?

    谢谢、此致、

    Ankit

  • 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。

    Ankit、

    PWM 输出应该是振荡器频率的1/2、但您报告它是1/4 -这毫无意义? 您能否显示运行频率为100kHz 的振荡器和运行频率为25kHz 的两个栅极驱动器的示波器图? 请确保直接在 PWM 输出而不是在 MOSFET VGS 上进行栅极驱动测量? 请使用带有标记的完整电压和时间刻度来清楚地显示测量频率?

    此致、

    Steve M

  • 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 Steven、

    请根据您的要求检查以下图片。

    如您所见、脉宽不恒定、因此 VDS 波形失真。  您可以为此建议任何解决方案吗?  随函附上原理图 PDF、供您参考。


    e2e.ti.com/.../200VA_5F00_Inverter_5F00_Rev1B.pdf

    一次侧电感为34.4uH;二次侧电感为15.6uH、一次侧漏电感为0.24uH。

    Reagards、

    Ankit

  • 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。

    Ankit、

    关于您提到的频率误差、我没有从您共享的最新范围图中看到它? 您共享的图显示了运行频率为 F=100kHz 的振荡器和运行频率为 F/2=50kHz 的 OUT、这是正常运行。 转换器可能还有许多其他问题、但控制器和振荡器编程似乎按预期工作。

    我建议您将此转换器剥离、以满足开始系统调试所需的基本条件。 例如、暂时断开所有其他输出(VP BOT1、+VC、VBIAS)、仅关注正在调节的输出(+VDC)、断开 VDD 自举偏置绕组、并临时使用直流实验室电源对 PWM 进行偏置、 将次级侧短接至初级侧并暂时旁路隔离式光耦合器反馈、移除每个主 MOSFET 上的 RCD 钳位、确保 VBAT 和 PGND 之间的电容溢出并尽可能靠近 Q5放置、 Q6...与降压转换器的输入电容要求类似、pp 转换器具有脉冲输入电流。

    当您将转换器剥离至非常基本的基本要素时、接下来请确保根据您从 TI 功率级设计器中看到的结果、功率级值是可以接受的。 变压器磁放大电感、次级电感、峰值电流、可针对给定频率、输入电压、负载等进行管理

    一旦已知功率级值有效、首先在没有光耦合器的情况下使环路保持稳定。 以下是一种始终对我有效的方法:

    1. 通过在电压误差放大器的反馈中暂时放置一个主极点来稳定电压环路。 COMP 和 FB 之间的100nF 电容应可实现这一目的。 此时、稳压和瞬态响应将不会很好、但没关系-电压环路将得到稳定保证。
    2. 接下来、稳定电流环路。 确保 CS 电阻器是您计划的给定负载范围和为变压器选择的 Lmag 的正确值。 检查整个线路/负载范围内的 CS 信号、在最坏情况角基础上增加大约20%的设计裕度、调整 RC 滤波器值转角频率以最大限度地减少振铃、但仍会向 CS 输入引入线性斜坡。 R51的用途是什么-为什么您将 CS 信号分频以代替使用正确的 R7值。 如果 R7中的功率耗散是一个问题、那么考虑 CS XFMR?
    3. CS 信号稳定后、返回并偏置 OPTO / TL431。 我觉得整个反馈电路不正确? D35、D36的用途是什么?任何电流如何流经光电 LED? 确保光耦在整个线路/负载范围内偏置并做出响应。 如果这不正确、FB 将不正确、这决定了您的占空比(以及 CS 信号)。 TL431+opto 是一种非常流行的开关转换器反馈技术、您可以找到许多优秀的设计资源和 YouTube 视频、了解如何正确设置它。
    4. 一旦光电晶体管/TL431被适当偏置并将误差信号正确传输至 FB 并且在整个动态范围内运行、移除次级和初级之间的短路并将光电晶体管/TL341重新连接至反馈。 转换器现在应该是稳定的、但仍需要对电压环路进行补偿。
    5. 要补偿电压环路、请使用 TI 功率级设计器、Excel 或 Mathcad 或您选择的仿真工具对环路建模。 否则、如果您可以访问网络分析 器、则可以测量开环增益/相位并在实验中构建补偿、以形成控制环路响应、直到您实现所需的增益、交叉和相位响应。
    6. 一旦 CS 环路、电压环路、光电耦合器/TL431都保持稳定、开始系统地重新添加之前断开连接的电路块

    最后一个建议是、如果您尚未执行此操作、请确保您正在测量所有信号"尖端和套管"、这意味着在示波器探针上使用短接地弹簧并直接在所需组件上进行测量。 在查看控制信号和 CS 信号时、这一点尤为重要。 您的测量结果显示出大量噪声、我想问、示波器探头的飞"尾纤"GND 引线是不是真的噪声还是噪声伪影?

    此致、

    Steve M

  • 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。

    Ankit、

    我注意到您拒绝了我在上面提供的答案? 所提出的建议是否有助于调试转换器功率级并稳定控制环路? 如果我提出的建议没有帮助、请提供详细信息、测量结果和波形、说明哪些不成功?  

    此致、

    Steve

  • 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 Steven、  

    由于某些错误、我们单击了拒绝按钮、因此您可以忽略该错误、并感谢您提供快速响应。

    还有一点是、我们从 Webench 获得了直流/直流转换器设计、并附上了在 插入要求参数时生成的 pdf 文件、因此您还可以再检查一次。

    我将遵循您的指导原则并测试我们的设计、并尽快告知您结果。 如果您发现任何其他问题、请告知我们。

    谢谢你。  

      e2e.ti.com/.../WBSchematicUCC3808D_2D00_2.pdf