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[参考译文] UCC28180:电源管理论坛

Guru**** 2394295 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28180, UC3854B, UC2854B

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/1129836/ucc28180-power-management-forum

器件型号:UCC28180
主题中讨论的其他器件: UC3854BUC2854B

大家好、

很久以前:我在项目的早期就问过一个非常类似的问题。 当时、我们认为我们解决了这个问题、但事实证明、这个问题仍然需要改进。 在此处查看我的上一个问题:

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/966106/ucc28180-improving-icomp-current-harmonics-performance-with-type-ii-c-rc-network

总而言之:我们需要保持@ 400Hz 的低电流失真、以及根据我的以下屏幕截图、当输入电压失真时。

以下是迄今为止所提供的帮助:

1.降低 EMI 滤波器中 X 电容器的值----减少在削波电压波形的"拐点"处产生的"瞬态响应"效应(在电流波形中)。  

2.使用的较低值增加 ICOMP 带宽。 根据 计算器、此处 C (ICOMP)= 680pF => fc =~15KHz

以下是没有提供很大帮助的方面:

1.更改开关频率(已尝试+/- 20%、效果不大。)

2.增加升压电感以缩短 DCM 时间(1200uH -> 1800uH -> 2500uH)、  

3.更改 VCOMP 网络

 失真仍然太大。

如果您参考这些论文《关于单相 PFC 转换器中的过零失真》、Jian Sun、2004和《揭秘单相 PFC 转换器中的过零失真》、Jian Sun 2002、他表明仅高电流环路带宽无法解决过零失真问题、 但也要求控制环路也进行适当的阻尼。 我想他的意思是、当控制环路在 DCM/非导电和 CCM 区域之间转换时、控制环路的相位裕度必须足够大、以防止控制环路振荡。2002年的白皮书明确解释了典型的升压 PFC 级具有领先的电流相位响应、 这会随着线路频率的升高而变差。 此问题与二极管电桥的反向偏置有关、二极管电桥可防止相移 PFC 输入电流 在整个周期内持续拉电流。

在各种文件中提出了许多解决方案,其中包括:

电压(Vac)相位延迟

2.电流基准(IAC)前馈  

但 UCC28180是一款高度集成的 PFC 控制器、某些内部块无法从外部访问。  VAC 不会直接感应、因此似乎不可能应用相位延迟。 对于 Vac 和、IAC 的前馈似乎是不可能的。 其他控制器,如 ISL6730A,*似乎*更好地考虑这种类型的问题。 (未经测试、但演示板正在等待)

如果我们继续使用 UCC28180、我们相信我们的最佳选择是增加控制环路的带宽 并 改善环路的相位裕度。 这应抑制过零附近电流波形的过冲和振铃。

但 UCC28180计算器仅建议使用 I 型补偿网络(单个 ICOMP 电容器)。 在上一个主题中、我要求输入 II 型 ICOMP 网络的起始值、但这些值在我们的测试中看起来并不正确、只会使失真变得更糟。  

TI 可以修改 SLUC506电子表格、以包含针对 ICOMP 上 II 类补偿器的计算? 根据数据表中提供的信息、我们很难自己做到这一点。 我们也没有足够的经验来解决这个问题!

如果您无法修改电子表格、您能否帮助我们提供更清晰的公式、说明如何使用 II 型网络计算电流环路的增益/相位响应?

顺便说一下、从 SLUC506可以看到-130°@ fc 的相位是什么意思? 我想这不是电流环路的总体相位响应、而是电流误差放大器?

很抱歉发帖很长。 提前感谢您、

Tim

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    Tim、您好!  

    感谢您发布问题并分享详细的故障排除步骤。 我们正在审查此案例、并将在48小时内回复您。

    此致、

    Andrew

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    您好、Tim、

    感谢您对问题的详细描述。

    如果您可以重新调整显示失真(之前和之后)的图像、因为我看不到它已上传、这将非常有用。 它将帮助我们更好地调试和支持该问题。

    此致、

    Harish

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    您好 Harish、

    感谢您的回答。 在之前和之后看到哪一项会有帮助? (我们已经运行了很多测试。)  

    ----

    下面、我将复制一封最近发送给同事的有关此问题的电子邮件...可能是您感兴趣的问题。 我知道它很长:

    首先、您需要了解 PFC 级本身消耗的电流会使电压从某种角度超前、这取决于线路频率。  

     

    这意味着 PFC 希望仅凭控制环路理论就能在电压之前汲取电流–我在这一个上挥手。 但 PFC 始终(无桥 PFC 除外)由桥式整流器排除。 因此、如果 PFC 希望在电压之前消耗电流、则会导致输入电压仍然为负、 但 PFC 电流摆动正…Ω、但不能因为二极管电桥反向偏置(仍在电压波形的负半部分导通)。

     

     

    因此、会出现一个死区、PFC 很容易不会在过零附近消耗电流。 这与 DCM 无关、只是二极管电桥偏置和升压 PFC 级的固有电流-电压相位关系。 此死区实际上是不可避免的、并且随着线路频率的增加而增加。

    当电压最终确实呈正摆动时,PFC 将消耗较高的瞬时电流,以使电流“回到正轨”。 高 di/dt–您可以在上面以黄色突出显示的段中看到这一点。 多篇论文指出,为了限制此时的谐波生成,PFC 的电流控制环路应经过优化,以便在不对电流波形产生严重振荡的情况下实现这种恢复。 与任何控制环路一样、当相位裕度/稳定性裕度太低(环路欠阻尼)时、您会在阶跃响应上得到振铃。 电流环路优化是改善该面积的一个方面。

    但是,如果您看一下“原始”PFC 电流(即 当所有 X 电容器都被移除时),我们可以看到过零点周围实际上没有任何严重的振荡。 电流如预期的那样以高 di/dt 跳过过零点、但实际上不会振荡太多。

    那么、为什么在输入 X 电容器时会出现电流尖峰? 我认为这是输入滤波器对“阶跃电流”的瞬态响应,这是由于上述二极管电桥/相位现象而发生的。 PFC 通过 EMI 滤波器(当然)拉取电流。 增加任何无功电路上的 di/dt 或 dv/dt、 除非它被适当阻尼、否则您一定会得到一定程度的振铃。 EMI 滤波器通常不会受到电阻阻阻阻阻阻阻阻阻阻尼、因为这通常会降低滤波器的效率、迫使您使用更大或更昂贵的整体滤波器。

    在本例中、我发现如果我们在 X 电容器上添加一些阻性阻尼、则振铃响应可能会减弱。 请参见下面的。

    **在我们的测试中,从今天的8/30开始,这确实有助于在过零点处减少一些振铃,但过零点失真的峰值幅度并没有真正减少,所以我们的问题仍然存在。

    接下来、我们将尝试移除一个或多个 X 电容器、看看这是否会降低过零附近的"瞬态峰值"。

    ----

    非常感谢。

    Tim

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    以上内容并不是为了混淆原来的问题,而只是对我们所看到的现象的一些想法。 它可能同时与多个方面相关。  

    不过、我们仍有兴趣提高电流环路性能、因为这在过去为我们提供了改进。

    谢谢。

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    您好、Tim、

    再次感谢您提供详细的输入。  

    我是指您在这个主题中的第一篇文章、您说失真仍然太大、您尝试附加一个数字、但这是缺失的。 我之前和之后的意思是、在进行更改之前、您的电流图像丢失、而失真图像有助于提高电流环路性能。  

    我已经开始回答这个要求、老实说、有很多有用的信息可以浏览。 我将在一两天内回来。

    此致、

    Harish

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    谢谢你 Harish。 感谢您的帮助。

     请在比较前后查看随附的示例。 在这里、我们将 X 滤波器电容降低了1/3、并且谐波失真通常得到改善、但第13个谐波的故障电流仍然大约为3mA。 (10mA 限制)。 我们认为 PFC 级的高 di/dt "恢复"在电压过零后会驱动高电流通过 EMI 滤波器、从而导致 EMI 滤波器中的组件出现"瞬态响应"。 当然、由于存在 EMI 问题、继续降低 X 电容也不太实际。  

    我们将尝试使用 UCC28180 ICOMP 进行一些进一步的实验、以查看我们是否可以降低过零周围控制环路的"主动性"。 也许我们可以在过零附近改进 PFC 的电流响应、使 PFC 电流恢复更平稳、减少 EMI 滤波器中的过冲。 与此理念相关、我们要求在 ICOMP 上实现 II 类补偿器方面提供帮助。 我想、我们将尝试这样的方法、看看在保持良好带宽的同时提高相位裕度是否有用。  

    CIP = 1nF

    CIC = 47nF + Ric = 4.7K

    ...using 以下命名约定:

    我们还想知道 TI 是否了解适用于400Hz 应用的其他成功客户解决方案、特别是在宽电源范围内满足 DO-160要求。 由于提供了 VRMS 和 IAC 引脚、因此诸如 UC3854B/UC2854B 的控制器在"过零补偿"和其他类似想法方面具有更好的灵活性。 另一方面、UCC28180确实做得很好、无需大量的工程工作! 但我确实看到 UC3854B 专门针对400Hz 的使用进行了宣传。 只是想知道……

    我再次对这么多细节表示遗憾-我们已经为此付出了很长的时间、试图了解我们的成功 可能途径。  

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    您好、Tim、

    感谢您的详细输入。

    我认为、在通过减小的 X 电容器获得一些改进后、您肯定会沿着正确的轨道使用2类补偿器来优化电流环路。

    遗憾的是、我们目前没有适用于400Hz 应用的 UCC28180参考设计。 随附的工作表显示了在400Hz 条件下测试的 UCC28180EVM (使用1类补偿器)、但它可能不会专门证明您的情况有任何新变化。  

    e2e.ti.com/.../2022.UCC28180EVM-_4000_115Vac-400Hz-input.xlsx

    我将检查2型补偿器对该系统的适用性、但以下文档的第9-11页介绍了基本公式。

    电流环路

    此致、

    Harish