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[参考译文] UCC2803:UCC2803控制器 IC 的设计帮助

Guru**** 612015 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC2803, UCC2803-Q1, LM431, UCC2813-0, UCC2800
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/1098203/ucc2803-design-help-with-ucc2803-controller-ic

器件型号:UCC2803
主题中讨论的其他器件: 、LM431UCC2813-0UCC2800

大家好、

您能为我们的客户提供帮助、并澄清 UCC2803控制器 IC 的使用。

他们关注的问题如下:

"有一个输入电阻被称为 RH、它连接在输入电压和 VCC 引脚边侧之间、数据表中有一个公式说明如何计算最小输入电压的最大 R。但是、我对 IC 的工作有疑问。 该控制器 IC UCC2803是否能够成功地在12V 至80V 的输入直流电压范围内工作。因为我认为 IC 工作需要最低输入直流电压、如果我使用12V 作为最小电压、则根据 RH 的公式 电阻值为负值是可以知道如何精确调节此控制器 IC 的值。 我使用该 IC 来产生双次级电压。 但是、目前还没有找到确切的调节工作方式以及如何设置它。 如果我能够确切了解如何调节反激式控制器、那将会有所帮助"

期待您的回应。 提前感谢您。  

此致、

Jonathan

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    你好 Jonathan、

    13.5V 齐纳二极管通常关闭。  我在另一个 E2E 主题中回复了客户有关这一点的信息: 此处。

    如果您想了解有关如何计算 RH 的更多详细信息、我们必须了解数据表的此部分。

    在最小输入电压下、RH 电阻器必须允许 UCC2803的电流至少为0.2mA、而不会导致 VCC 引脚降至 UV_START 以下。  因此、公式为 RH =(Vin_min - UV_Start_max)/ 0.2mA =(12V - 4.5V)/ 0.2mA_max = 37.5k 欧姆。

    我将使用此附加详细信息编辑客户的帖子。

    此致、

    Eric

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    尊敬的 Eric:  

    您用于计算 RH 的公式与数据表中所示的公式不同。 但是、我将介绍您所展示的内容。 我是否可以使用具有不同输入(最小)电压的相同公式来设计电阻值?

    此外、我还想知道我能否以初级侧稳压器(基于 PSR 的反激式)应用的形式使用此控制器? 以及由于任何应用手册中都未提供参考、因此不是如何提供的。  

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    尊敬的 Ravi:

    您是指方程式7吗?  此公式假设在13.5V 齐纳二极管始终处于工作状态的单电源稳压器的最基本用途、如数据表第1页所示的升压拓扑。

    对于反激式拓扑、通常有一个 AUX 绕组在启动后为 VCC 供电。  在启动之前、需要通过某种方式从 VIN 提供 VCC、因为 AUX 将为0V。  因此、您需要2个电阻器、如数据表中的图11-1所示、复制如下。  我昨天提供的公式是针对 Rstart1。  Rvcc 值必须满足 Rmax 公式、VINmin 为您的最小 AUX 电压。

    如何在基于 PSR 的反激式中使用该器件、该反激式解决方案有多种解决方法。

    首先、也是最简单的方法、是使用 TI 网站上的 Webench 工具。  开始在"器件型号"中键入 UCC2803。

    从器件型号下拉菜单中选择 UCC2803 (反激)或 UCC2803-Q1 (反激)。

    输入您的输入电压范围、输出电压和输出电流。  您无法关闭"隔离式输出"。

    这将向您展示一种具有次级侧调节(SSR)功能的隔离式设计、但它是一个起点。  请注意、您可以使用"导出"保存或打印设计的详细报告。

    挑战是添加感应绕组(或使用 AUX 绕组)、移除输出光耦合器和 LM431、添加输出分压器、并将补偿移至误差放大器的 FB/COMP 引脚。

    随附的是我正在处理的 HV 反激式 EVM 的 PDF、即将发布。  它是 PSR 反激式、因此您至少可以看到基本电路结构。  该电路使用 UCC2803的前代产品、因此它没有内置软启动或前沿消隐。

    e2e.ti.com/.../HVP066E1_2800_Default_29005F00_Sch.PDF

    您还可以搜索 TI 广泛的参考设计列表、查看是否有任何与您的规格接近的参考设计、

    https://www.ti.com/reference-designs/index.html

    最后、如果您通过 Google 搜索"PSR 反激式设计"之类的内容、互联网上有许多资源。

    此致、

    Eric

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    尊敬的 Eric:

    感谢详细解释。 但是、当我在仿真中使用 Rstart 的计算值(37.5千欧)时、仿真会运行或完成、而不会产生任何结果。 当我省略该特定电阻器或放置一个小值电阻器时、它运行得非常完美。 到目前为止、我的工作条件如下:

    VAUX = 18V 固定电压

    Vinput = 18V 至80V (最初12V 被视为最小输入)

    两个次级绕组充当负载。

    请提供有关这种情况的一些见解。

    谢谢

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    在使用 UCC2813-0模型的 SIMetrix 中进行仿真时、会显示以下提到的错误、在该模型中、我将使用计算中所示的电阻器值。 和其他模型不可用、可用模型显示加密错误。

    器件 UCC2813-0位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNCRC_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 UVLOX2位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 FETOUTC4X、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 ZEN13p5位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNCRC_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 OR2380x、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 COMPAR380x 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 INV380x、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件与2380x 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNCRC_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 UTD380x 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 LATCH380x、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 COMPARHYS 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 NAND2380x、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNCRC_18FEB2016\uccx813-0.lib 中的器件 LATCH_HD

    器件 COMPARCS 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 AMP3802、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 or3、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 COMPARX1位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 FFLOP380x 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 NAND380x0位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNOPNCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 NAND380x1、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 INV380x1、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 LMlatch380x、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNCRC_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件和2MBLM 位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

    器件 INVBLM、位于 C:\Users\E0687541\Downloads\slum512\UCCx800_UCCx813-0_PSPICE_TRANS_UNENCR_18FEB2016\uccx813-0.lib 中

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    尊敬的 Ravi:

    仿真的结束时间是多少?  当您使用37.5千欧时、该电阻器和 VCC 引脚上的电容器将形成一个长时间常数。  例如、37.5k 欧姆和1uF 会产生37.5ms 的时间常数。  因此、您必须对4倍或5倍时间常数进行仿真。  或者、使用较小的 Rstart 来加快速度、但请记住、该电阻器的值较低。

    Eric

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    这些误差对我们的影响不大。  在编制清单之前或之后是否有更多信息可提供更多见解?

    在使用之前、您是否以某种方式将模型导入到 Simetrix 中?

    Eric

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    仿真正在运行20ms。 但是、在尝试某些变体后、Simetrix 仿真中会出现相同的错误。 此外、PSpice 还显示了类似类型的误差。 在 PSpice 中、即使仿真时间为100ms 且 RH=54k 且辅助电阻器 Rvcc=177、次级侧的输出电压也会产生0V。

    此外、是否有任何要使用此 IC 来验证 DCM 模式的参考、因为这种与这组 IC 相关的数据会有所帮助。

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    尊敬的 Ravi:

    现在我有点困惑: PSpice 错误、Simetrix 错误、这些错误发生的时间等

    以下是我将在 PSpice 中执行的操作(基于我的 PSpice 体验):

    1. 查看是否有跳过直流工作点的选项、仅运行瞬态仿真
    2. 在关键电容器(SS、输出、输入)上设置0V 的初始条件、并在电感器中设置0A
    3. 对 VIN 电源使用瞬态阶跃函数、而不是直流输入
    4. 将最大时间步长设置为10ns、50ns、100ns 等(PSpice 尝试具有巨大的时间步长和缺失开关事件)

    我不理解您关于 DCM 模式基准的问题。   互联网上有数百个关于 DCM 反激式设计的好讨论:

    https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/snva761a/snva761a.pdf?ts=1651687023617&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    https://www.powerelectronicsnews.com/design-features-of-a-dcm-flyback-converter/

    https://www.researchgate.net/publication/336033820_Design_of_a_22_W_07_A_Current_Controlled_DC-DC_Flyback_Converter_Operating_in_DCM_Mode

    Eric

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    尊敬的 Eric:

    您的所有回答都非常有用。 考虑到所有可用数据、我已经在 PSpice 中验证了我的仿真。 我只想确认您的几点。

    我的电流要求中、输入电压变化为18V 至40V、辅助电压额定值为18V。 在这两个电压中、我已经确定了两个电阻器的电阻值。 一个是 Rvcc、另一个是 Rstart、如 下图所述。

    根据我的理解和 TI 网站上提供的参考文档、对于 Rvcc、计算如下:

    Rvcc =(Vmin-Vcc)/(外部 MOSFET 所需的最大工作电源电流+电源电流)

         =(18-12)/(1mA + 4mA)  (此处根据参考文档、取值为12V)

    Rvcc = 4.29k Ω

    参考文档链接: https://www.ti.com/lit/an/slua081/slua081.pdf ts=1651946940629&ref_url=https%253a%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FUCC2800

    对于 Rstart、我们必须考虑控制器 IC 的 UVLO。 在我的案例中、UCC2800具有7.2V 启动 UVLO、在本例中、应考虑启动电流、即根据数据表、0.2mA。

    Rstart =(Vmin-UVLO)/0.2mA =(18-7.2)/0.2mA = 54k Ω

    问题:在计算 Rvcc 中的12V (Vcc)和 Rstart 中的 UVLO 等电阻时、上述值是否可行?

    2、现在根据提供的示例、保留初始电压及其值最终确定的 Cvcc2的位置仍然未知。 您能不能对其位置(即 Rvcc 之前或之后)及其价值给出一些见解。 因为上部图像中的 Caux 位置与 Cvcc2相矛盾。 请也展示一些有关这方面的见解。

    3. 我还想知道 FB 引脚在辅助绕组中有什么电流消耗?

    请根据 我的要求向我提供您对上述计算的建议。  

    根据上述计算放置所有组件后、结果如下。 反激式配置为 PSR 反激式。

    4、下面显示的 w/f 为 Rvcc = 4.3k、Rstart = 54k 且 Cvcc2 = 5U。 可以看到、启动延迟远超过(250ms)、IC 在几 ms 后停止工作。

    5、下面的 w/f 显示了 Rvcc = 500欧姆、Rstart = 54k 和 Cvcc2 = 5U 时的 Vcc 电压。 在这里、控制器 IC 在启动延迟后工作良好。 但是、来自电阻器 Rvcc 的电流非常高、峰值为50mA、这不是数据表中的理想值。

    考虑到上述所有结果,在考虑实际执行情况时,应考虑哪些因素来确定这些组成部分的价值。

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    尊敬的 Ravi:

    1) 1) 如果 IC 运行直流输入、则 Rvcc 的公式为"最大"值、如图1所示。

    实际上、VCC 引脚可支持高达30mA 的电流。  因此、如果您需要最小值(Rvcc_min)、请在 Rvcc 公式中使用20-25mA。

    除了 Rvcc_min 之外、Rvcc 和 Rstart 的公式对我来说都是可以的。

    2) 2)您提供的图片中的 VCC 引脚有2个电容器、Cvcc1和 Cvcc2。  两个电容器必须直接连接到 VCC 引脚。  Cvcc1是一个1uF 陶瓷电容器、必须放置在 VCC 引脚附近以消除高频噪声。  Cvcc2是一个120uF 的保持电容器、可放置在稳压器附近。  Cvcc2会充电、并且必须防止 VCC 引脚降至停止阈值以下、直到 AUX 上升到足以接管。

    3) 3)尺寸 Cvcc2、以提供软启动时间的 IC 电流。  假设 I = C dV/dt 并求解 C。 其中"i"为输入电流(1mA+4mA 或更高)、C 为 Cvcc2、DV 为最小启动/停止阈值(4.1V - 3.6V、允许一些裕度、可能为50%)、 dt 是 AUX 上升到高于停止阈值的软启动时间。

    FB 引脚消耗的电流不大、远小于数据表中的1uA。

    4) 4)该仿真停止工作、因为 VCC 保持电容仅为5uF。  VCC 引脚电压降至停止阈值以下。  您必须增加 VCC 电容。

    5) 5)如果 VCC 引脚上的13.5V 齐纳二极管关断(即 VCC < 12V)。  请注意、某些 Rvcc 电流正在 VCC 引脚处为电容器充电、因此所有电流都不会流入稳压器。  我认为、如果 VCC 电容增加、Rvcc 峰值电流将减小。

    Eric

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    你(们)好

    这与讨论中涉及的控制器 IC UCC2800有关。 我对 VCC 输入引脚上的噪声有疑问。 下面是 VCC 引脚处的噪声图像。 您可以看到、每100kHz 会观察到噪声(尖峰)。 此外、反激式器件在100kHz 开关频率下以 DCM 运行。 VCC 引脚的输入电流平均值较小(13.5mA)、但观察到高达200mA 的尖峰。 该尖峰的潜在来源是什么?如何缓解?

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    我认为您使用的是 UCC2803。  现在您可以了解一下 UCC2800。

    在任何情况下、如果没有详细的原理图、很难进行诊断。  产生尖峰的最可能原因是流入 MOSFET 的栅极驱动电流。  您是否在 OUT 引脚和 MOSFET 的栅极之间使用了栅极驱动电阻器?

    这是一个仿真。  您应该能够在整个电路中放置探头、以精确确定此电流的流向。

    Eric

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    在功能方面、UCC2803和 UCC2800的工作方式相同、但几乎没有差异、例如100%占空比和 UVLO。 因此、它不会产生影响。

    我使用 Rg 来驱动 MOSFET。 此噪声在其他地方没有出现。