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[参考译文] UCC3895:斜率补偿电路

Guru**** 2524550 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC3895, UCC28951, UCC28950, UCC2895

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/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit

器件型号:UCC3895
主题中讨论的其他器件: UCC28951UCC28950UCC2895

您好 TI。
我一直在使用基于 UCC3895的直流/直流转换器。 基本上、我的电路与数据表中的电路几乎相同。 问题在于、在轻负载(~2W)下、转换器不稳定(噼啪噪声、快速占空比变化)。 @50W 负载、一切正常。
有人告诉我、斜坡补偿电路不良可能会导致这种问题。 在这里、我了解到这种现象:在轻负载下、几乎没有 CS 信号转换器仅使用斜坡来工作、斜坡补偿电路会产生这种情况。 该斜坡看起来非常糟糕、因为它不会从零上升、并且具有直流偏置、当 EAOUT 电压接近该斜坡的直流偏置时、可能会导致不稳定运行。 此外、空载补偿生效。
您能确认这种解释是否有意义或我错了吗?

建模斜率比较器:

这是仅启用 PWM 控制器时测量的斜坡引脚电压。 输入端无 HV。

此外、我还在数据表中有关于斜坡补偿电路的一些问题。
1) kΩ 的«P 39 10k Ω 电阻器 RRB 提供约250mV 的偏移偏置。 可以上下调整该电阻器的值、以改变内部空载比较器跳闸»Ω 的点
 那么、如果空载比较器直接连接到 EAOUT 引脚和0.5/0.6基准、它到底如何改变空载比较器跳闸的点呢?
2)公式#118在第38页、它可能应该在分母上使用 Msum 而不是 Mmag?
3) 3)什么幅值和形状应该具有适当的斜率补偿、以确保在0A 至 Imax 的满负载范围内稳定运行? 如何估算 Rsum 值?

原理图。

e2e.ti.com/.../Schematic_5F00_PSFB_5F00_2021_2D00_08_2D00_26.pdf

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    你好

    我查看了您的原理图、PR1看起来不正确。  仅当您错误调整电流感应电阻器 R74的大小时才需要这种方法。  因此、我将移除该电阻器并正确调整 R74的大小。

    此外、斜率补偿电路设置不正确。  请参阅数据表中的图18以了解正确的连接、并将其与您的连接进行比较。

    UCC28951评估模块 EVM 还举例说明了如何在图1中设置此斜率补偿。   https://www.ti.com/lit/ug/sluu109b/sluu109b.pdf

    Q5的设置方式是不为 CS 提供任何斜率补偿。  Q5发射极应连接到连接到 CT 引脚的电阻器。  该电阻器将与连接到 CS 引脚的电阻器一起构成分压器。  我认为您的电路中的 C57应该端接至接地端。  R26应与 Q5的发射极相连、而不是 C57的发射极相连、 R26不应接地、而应接至 CS 引脚。 R42和斜坡引脚未正确连接。  有关正确的电路设置、请参阅数据表和 EVM 示例。

    斜坡只应将 CS 引脚放电至接地。  它应该是一个低阻抗。   

    此致、

    Mike

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    您好、 Mike!

    感谢您关注我的问题! 希望我的原理图不会占用您太多的时间。 现在请 忽略 RP5、我错误地将其放置在那里。 现在、它处于5k 上限、只在 CS 信号上提供很小的负载。 A AM 不修剪它。

    我可以清楚地看到、我的原理图与 DS 图18和 EVM 文档图1中的原理图不符。 (图1 EVM 和图18 DS 实际上是相同的)造成这种差异的原因是、我在设计斜率补偿电路时参考了 UC3895数据表中的图24。 该图中的原理图与 图18中的原理图不同。 设计过程还更多地参考图24而不是图18。  您能否确认图24提供的原理图不正确?
    此外、我对以下情况有点困惑:
    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3811292 #3811292"] Q5发射器应连接到连接到 CT 引脚的电阻器。

    很抱歉、有某种类型的拼写错误? 由于没有原理图中包含从发射极连接到 CT 引脚的电阻器... 您可能是指斜坡引脚、而不是 CT?

    此致、
    Vasiliy  

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    你好

    Q5位于随附的原理图上。  我仔细检查了它。

    Ramp 引脚实际上不应用 PWM 斜坡。  它应该对软启动电容器放电。  数据表建议使用 NPN 晶体管来缓冲 CT 信号。  因此、我认为这就是您向电路添加 Q5的原因。

    您当前的电路没有斜率补偿。  您应该能够通过 NPN 晶体管和电阻分压器将其从 CT 中创建到 CS 引脚和电流感应电阻器。  我想大约200到300mV 会实现它。

    此致。

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    主席先生,如果我的问题不清楚,请道歉。 请给我一个机会 澄清我的问题。

    请查看 ucc3895数据表中第40页(图24)的原理图。 其中包括:

    下面是我的原理图:

    Q5是两个原理图中的 NPN 类型晶体管。 发射器通过 R23-21k (我的原理图中的 R26-2k)接地。 此外、Q5的发射极通过 C24 (我的原理图中的 C57)和 R26 (我的原理图中的 R27)到达斜坡引脚。 Q5的收集器在两个原理图中都连接到 REF、并通过 R19 (我的原理图中的 RP5)连接到斜坡引脚。 Q5的基极连接到两个原理图中的 CT 引脚。

    我只是在原理图中复制了该图24、因此它们几乎是相同的。 某些值的唯一差异。 您是否同意或我是否遗漏了什么?

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3814250 #3814250"]您当前的电路没有斜率补偿。

    如果这些原理图相同、 则 ucc3895数据表中第40页(图24)的电路也没有斜率补偿。 那么、我要问的这个问题是 :ucc3895数据表第40页(图24)的电路是否不正确?

    因此、我应该使用的数据表中唯一正确的原理图是图18第22页?

    此致、


    Vasiliy  

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    您好!

    我认为数据表中的图24不正确。  这可能是您的 CS 信号具有直流失调电压的原因。  

    在大多数斜率补偿电路中、只需要使用 NPN 晶体管作为 CT 引脚的缓冲器。  然后、您使用电阻分压器将该信号分压到 CS 引脚。 不确定他们在图24中尝试实现的目标。   

    图18、Q1、RJ 和 RSLC 是用于提供斜率补偿的电路。  似乎他们添加了用于高频滤波的 cramp。  不知道为什么它们必须添加电阻器 RH。

    此致。

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    您好!

    我找到了 RH 的作用。  下面由 Steve Mappus 编写的应用手册解释了需要它的原因。  

    https://www.ti.com/lit/an/slua275/slua275.pdf

    此致、

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    您好、Mike!

    我根据数据表中的图18更改了原理图。 其中包括:

    我还使用 LTSPICE 构建了该斜率补偿电路的模型、它适合实际数据:

     没有来自 CST 的信号。 RJ=1k 红色波形、RJ=4K -蓝色波形、RJ=10k -粉红色。 实际波形看起来是一样的。

    这来自 AppNote 您链接了我。 在我的案例中具有相同的直流偏置。

    但我缺少了一些关键点–该电路的补偿到底是如何的? 我用3个不同的 RJ 1k 4K 和10k 值模拟了这个原理图、一旦我连接来自 CST 的信号、它在所有情况下都为我提供了完全相同的斜率!

    这是我来自 CST 的"理想"信号(tdead = 1U)

    以下是 应用来自 CST 的信号时的斜坡输出 (通过3个 RJ 值查看颜色):

    我错过了什么?

    在这里、 链接到带 LTSPICE 文件的 google 驱动器。

    此致、
    Vasiliy  

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    您好!

    应用手册中的电路只是显示了为什么需要从 VREF 到斜坡的偏移电阻器。  是消除不对称脉冲。

    不确定组件值是什么、作者没有包含这些值。

    CT 振荡器斜坡应在2.35V 至0.2V 之间变化。这将通过 NPN 晶体管降至1.4V。  这符合您的斜坡波形。  斜坡波形还显示了1V 的直流偏移。  看起来您已经复制了电路。

    我具有 使用 UCC28950和 UCC28951进行设计的经验、这些器件具有内部斜率补偿、因此不需要该偏移。

    当我阅读此应用手册时、看起来在轻负载时、控制 器试图要求最小占空比、并添加了偏移以限制占空比。  为了获得0%占空比、C 和 D 脉冲将进行相移、并且看起来不对称。

    您能否尝试通过移除 R21来移除此电路的直流偏移、以查看您的斜坡外观。  我想它将更接近您的预期。  此外、如果您需要斜坡引脚上的偏移以消除 轻负载下的不对称脉冲、我将首先添加100mV。  我认为1V 过大。

    此致、

    Mike

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    您好、Mike!


    实际上、即使是800mV 也不足以消除不对称操作。 至少对于我的特定 IC。 我在工作台原型上进行了测试。 1V 偏移很好、占空比始终对称。

    我对信号  在补偿后应如何看待斜坡有点困惑。   应该有一个信号 上升到某个值、该值具有我通过 RJ 设置的特定 dv/dt。 不是吗? 正如您说过的、我移除了直流偏置电阻器、事实上、RJ 值会略微改变斜率、但仅当没有连接来自 CST 的信号时...

    当我连接我的 CST 信号时、斜率的变化会消失。 我的价值观有什么问题?


    此致、
    Vasiliy

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    您好!

    移除直流偏移后、斜坡信号应与您拥有的信号类似。  您似乎在增加900mV 的 PWM、这一点很重要。  您添加的斜坡应约为200至300mV。  这一点很重要。 我会将其下调至300mV。  它通常是 CT 检测到的反射输出纹波电流的下斜率的一半。

    CT 信号的形状和添加的斜坡看起来正确。   您是否知道在不添加斜率补偿的情况下 R74两端的电压应该是什么样的?  我想您的斜率补偿过大、您可以看到输出电感纹波电流的影响、您只会看到增加的斜率补偿。

    尝试将斜率补偿调整到300mV、以查看行为是否发生变化。  您可能还需要研究变压器初级电流、以了解 R74两端的电压应是什么样的、以及所需的适当斜坡补偿量。

    此致、

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    是的、先生。 我认为我理解 R74两端的电压应该是怎样的。 这是我的该波形的模型。 由匀场电感器引起的第一个斜率、确定为 di/dt = uin/LR。 第二个斜率由输出电压确定为 di/dt = uin/(lr+n^2*lout)。 作为一阶近似、它应该起作用。 如果我错了、请纠正我的问题。 我还根据数据表第33页的公式85缩放了该振幅(假设为满负载)。 下面是我得到的结果:

    让我们首先看看来自 CST 的信号是否未连接到电路时的斜坡电压。 (与转换器输入端无 HV 相似)。 根据您的建议、斜率补偿约为300mV。


    现在、我已经将来自 CST 的信号连接到电路的其余部分和… 是的、波形确实发生了变化、但斜率是相同的。 此外、所有 RJ 值的斜率都相同。 请您解释一下我缺少的内容吗?  

    抱歉、它一定是简单而愚蠢的、但我真的很难解决这个问题...

    P.S. 我希望我不会因我的问题而对您造成太大的困扰...

    此致、
    Vasiliy

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    您好!

    根据变压器上的反射输出电感器电流和磁化电流、电流感应电阻器(R4)上的 dv/dt 应该是多少?

    您在最后一个波形上看到的斜坡电压看起来都是斜坡补偿。  这可能意味着反射输出电流和变压器磁化电感导致的 R4上的变化电压比斜率补偿小得多。

    VR4中的变化= (((ILOUT 中的变化)*(NP/NS)+ ILmag 中的变化)*R4 << Vslope Comp = 330mV。

    您发送的 CS 和斜率补偿波形看起来比您开始时要好得多。  这是否解决了轻负载时的自动切断与恢复模式的原始问题?

    此致、

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    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3822835 #3822835"]根据变压器上反射的输出电感电流和磁化电流、电流感应电阻器(R4)上的 dv/dt 应该是多少?

    它应为0、86 V/us。 这是我的计算。

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3822835 #3822835")您在上一个波形上看到的斜坡电压看起来像是全部为斜坡补偿。  这可能意味着反射输出电流和变压器磁化电感导致的 R4上的电压变化比斜率补偿小得多。[/quot]

    是的、但该斜坡电压的斜率是否取决于 RJ 值? 我是否应该在不同的 RJ 值上看到不同的斜率? 或者、我是否缺少某些东西?因为在我的情况下、斜率始终是相同的。 它不依赖于 RJ 值。 电路有什么问题? 如何 确保电路正常工作、如何查看补偿斜率?

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3822835 #3822835"]发送的 CS 和斜率补偿波形看起来比开始时要好得多。  这是否解决了您在轻负载时的自动切断与恢复模式的原始问题?[/引述]

    事实上,这种情况已变得更糟。 即使在较高的负载范围内也会出现不稳定。 但我仅尝试使用 RH=2k 来确保斜坡偏置电压高于1V。 如果它没有偏置、不对称运行会导致变压器饱和并损坏晶体管。

    此致、
    Vasiliy

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    我有一些疑问,认为我理解这是如何运作的。 补偿电压添加到电流信号是否正确? 这和形成了一个馈入斜坡引脚的补偿 CS 信号。
    这是由 Q5在斜坡引脚处形成的补偿电压(RJ=6k、10k、14k、18k 的值)(无电流信号)

    该电压将添加到来自电流传感器的信号中。 对吧?
    那么、让我们假设我们的电流传感器信号(蓝色波形)持续时间为2us。

    (绿色信号是补偿电压、红色信号是 CT 内部斜坡)
    如果补偿电压仅在 1.5us 后开始斜升、如何将补偿电压添加到此信号? 这是否意味着斜率补偿不适用于电流信号小于1.5us 或我理解不正确的情况?

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    您是否考虑了电流感应变压器匝数比?

    IR4/变压器= Nct1/Nct2

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    您好!

    我查看了您的仿真波形、并在斜坡引脚上看到一个平点。  CT 信号的范围为0.2V 至2.35V。  当 CT 电压低于0.6V 至0.7V 时、Q1不会被偏置转发。  正确的是 、如果没有足够的电压将电流漏极传递到源极、则不会生成斜坡。

    与您正在评估的类似、具有 NPN 晶体管和电阻分压器的类似斜率补偿电路已被用于斜坡补偿多年。   我相信、如果 CT 电压像 UCC2895那样降至接地、这些设计可能会出现类似的问题。

    最初添加了斜率补偿以消除瞬态引起的次谐波振荡。  后来发现、由于 CS 信号不够大、一些 PWM 在轻负载时斜升以提供 PWM 信号。  这会使转换器免受突发和产生可闻噪声的影响。

    如果您发现斜率补偿中的平点出现并且出现问题、您可以在 CT 引脚和电阻器 R1之间添加一个缓冲器。  这将移除平点。

    此致、

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    感谢您的讲解、Mike! 现在我更清楚了。
    我还记得、如果占空比小于50%、则无需斜坡补偿、因此平坦区域应该适合更高的负载范围。
    但我仍然不知道这是不是在低负载时爆炸和产生可闻噪声的罪魁祸首。

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1030835/ucc3895-slope-compensation-circuit/3824536 #3824636")如果您发现斜率补偿中的平点存在并且存在问题、则可以向 CT 引脚添加一个缓冲器到电阻器 R1。  这将删除平点。[/quot]

    您能否建议一个电路、该电路将是在低负载条件下进行补偿的正确选择? 是否有任何涵盖此方法的附注或更详细的内容? 计算 UCC3895的示例?

    我已经考虑了我的电流感应变压器匝数比。 我使用 了 UCC3895数据表第33页的公式85来计算我的值。

    此公式基于2V 峰值–0.3V 斜率补偿的最大电流信号。 在我的仿真中、我将1.5V 峰值电流信号馈入补偿电路。 由于某种原因,电路无法增加0.3V 至1.5V…

    下面是我要讨论的内容:绿色波形~300mV pk。 蓝色为1.5V pk。  电流互感器断开。 当我将它连接到电路时、它应该增加0.3V+1.5V、并且它将进行补偿。

    但是、当我将电流感应变压器连接到电路时、它不会将这些0.3V 添加到1.5。 它仅为1.5Vpk、因此不会进行补偿。 原因是什么?

    此致、
    Vasiliy

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    您好 Vasiliy、

    我正在查看 UCC2895的此电路、我认为您的仿真可能是正确的。  

    我回顾了应用电路、NPN 电路应该是一个缓冲器。  CT 斜坡的变化范围为 2.35至0.2V。  因此、部分问题是 当斜坡低于0.6V 时、不会添加任何内容。

    第二个问题是 CS 信号可能变得足够大、因此 NPN 晶体管基极发射极结不会偏置。  这可能是您在仿真中看不到斜率补偿的原因。

    我拥有使用具有内部斜率补偿的 UCC28950进行设计的经验。  我将与我的大学讨论这个问题、看看我们是否缺少什么东西。

    此致、

    Mike

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    您好!

    上周我对此进行了一些思考、我不相信这个斜坡补偿电路是那么好。  我建议使用高电平 。 而是 CT 的分压器。

    1.拆下 Q1并将 R1连接到 CT。

    2.断开 R2与 CST 的连接并将其直接连接到 R4 (电流感测)。

    R5和 C2应该被连接至 UC2895的 CS、OCP 保护

    3.设置 RJ = 909k

    4.设置 R2 = 110k

    5.将 C1设置为1.5pF,这将在1.086MHz 的斜升引脚上提供一个低通滤波器

    6.这个电路应该为您提供232mV 的斜率补偿。

    这可能会略微影响 您的 UCC2895开关频率。  但它不应太大。

    但是、如果是、只需略微减小 RT 电阻器、使其以更高的开关频率运行。

    此致、

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    您好 Mike!非常感谢您的帮助! 我想我现在已经了解了这个电路应该是怎样的。 下一步是在工作台上尝试一下、看看它是否能解决打嗝问题。我还制作了 LTSPICE 模型、请参见随附图片。

    此电路现在是否正确? BTW 是否有用于估算增加斜率的公式? 如何计算不同补偿条件下的 RJ?让我稍微谈一谈主题。 UCC3895数据表中的错误很少。 我可以在此处列出它、但您是否会根据这种情况更正数据表? 或者它将无用、数据表将不会被更正?

    此致、

    Vasiliy

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    您好 Vasiliy、

    原理图看起来正确。  如果您需要调整斜率补偿、则使用电阻分压器。  您可以从振荡器斜坡振幅中执行此操作。

    以下公式将实现该目的。

    Vramp =(2.35V-0.2V)*(RSLC+R4)/(RSLC+R4+RJ)

    您对结果会更加满意。

    此致、

    Mike

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    谢谢 Mike! 我认为我们现在已经讨论得足够了。 将尝试在工作台上实现该电路。

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    您好!

    我认为这应该适用于应用。  我很高兴能够提供帮助。

    Mike