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[参考译文] UCC28711：低输出频率

admin
Guru**** 2503375 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28711, UCC27531

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/1004713/ucc28711-low-output-frequency

器件型号：UCC28711
主题中讨论的其他器件： UCC27531

你好！

我设计的50W 反激式输出电压为15V。 我在高达33W 的负载下获得了相当好的调节。但当我连接额外的负载(总计44W)时、功率实际上会随着开关频率和输出电压的衰减而降低。 请参阅波形(红色-栅极信号、蓝色- VAUX 电压、绿色- VCS 信号)。

次级绕组具有与辅助绕组相同的匝数。 VAUX 接近于 VSEC。 如您所见(蓝色波形)、VAUX = VSEC 约为12V。在我的设计中、RS1 = 50k、RS2 = 18K。因此 Vs 引脚上的电压应为12 * 18 /(50 + 18)= 3.18V (远小于预期的4.05V)。

VCS 信号的幅度为0.75V 至0.8V、对应于 IPP (max)。 输出频率设置为大约28kHz。 请 Ω、在较轻的 Ω(6.8 μ A)下、我获得的频率高于在较高的负载(5.1 μ A)下的频率。

问题是为什么在连接额外负载后频率会降低？ 正如我所理解的、当 Vs 引脚低于4.05V 的稳压电平时、输出信号应 在第一个谷值或可能第二个谷值(蓝色波形的预期导通时间)切换、频率和输出功率应增加。 根据控制律、当电流为最大值时、频率不能低于33kHz。

问题是什么会阻止 UCC28711增加频率？ 或者可能是什么阻止 UCC28711在第一个或第二个谷值处进行开关、从而提供至少40kHz 的频率和足够的功率来将电压保持在15V

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    TI__Guru**** 2503375 points
    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！

    变压器磁化电感、峰值电流和变压器降压时间 tDmag 将设置开关频率。    

    如果输出电压过低、变压器匝数比(NP/NS)和变压器初级磁化电感(LP)可能不正确。

    数据表中的公式14显示了 LP 与频率、一次侧峰值电流(IPP)的关系。

    您的波形确实显示您以低频率 和 DCM 运行。  您实际上在较低的 FM 频带中工作。  因此、UCC28711应在采样点将 VS 引脚控制在4.06V。  

    您可能需要检查 VS 分压电阻器、以确保它们也正确。  

    通常 、当未对输出进行稳压时、转换器将在临界导通状态下运行。   波形显示深度 DCM。  控制器似乎认为它在采样点观察到4.06V 电压。

    此致、

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    TI__Guru**** 2503375 points
    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！

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1004713/ucc28711-low-output-frequency/3712318 #3712318"]您实际上是在较低的 FM 频带中运行。

    如果我们在较低的 FM 频带中运行、则电流将为 IPP (max)/4、CS 信号幅度将为 VCST (min)= 195mV。 我是对的吗？

    [引用 userid="10681" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1004713/ucc28711-low-output-frequency/3712318 #3712318">因此 UCC28711应在采样点将 VS 引脚控制在4.06V。  
    searKing chan 说：
    控制器似乎认为它在采样点观察到4.06V 的电压。

    让我们看看 VS 引脚波形、再看看 VAUX 和漏极电流(不同负载)。  

     Ω 8.65 μ A、Vout = 15.14V、Iout = 1.75A、P = 26.5W

    VS-pin waveform

     Ω 6.96 μ A、Vout = 15.17V、Iout = 2.18A、P = 33.1W

     Ω 5.27 μ A、Vout = 11.78V、Iout = 2.25A、P = 26.5W 。Vs 信号甚至不会接近4.06V 的调节电平

    更换 IC 无法解决此问题

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    TI__Guru**** 2503375 points
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    您好！

    我想知道问题是否是您的 FET 导通速度不够快、这会限制您的占空比。  

    当采样点 VS 低于4.06V 时、应 在 tDamg 超时后的第一个或第二个谷值处启动栅极驱动脉冲。  请注意、UCC28711将 在调整峰值电流和/或关断时间以调整占空比之前对三个开关周期进行采样。

    您的最后两个波形显示 VS 远早于4.06V、并且在 tDmag 超时后的5个谷值之后才能导通 FET。  UCC28711只有25mA 的栅极驱动电流可 用于导通 FET。  请参阅第8.2节中的方框图  如果您使用的 FET 栅极电容太大、则可能会导致此问题。   

    研究 VS、DRV 以及 CS 信号、以了解情况、以及驱动栅极经过米勒平坦区所需的时间。   如果这最终成为问题、可以通过添加具有更高栅极驱动电流的外部栅极驱动器来解决。  选择具有较低栅极电容的 FET。

    此致、

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    TI__Guru**** 2503375 points
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    明白了。 我将尝试添加栅极驱动器或更改 FET。 希望它能正常工作。 感谢你的帮助。

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    TI__Guru**** 2503375 points
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    我添加了驱动程序(UCC27531)、再次更换 UCC2811、发现其行为没有变化。 这是栅极-源极电压。 MOSFET 为 STW15N95K5

         

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    TI__Guru**** 2503375 points
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    您好！

    我对这些波形的研究越多、所使用的变压器看起来就违反了控制律、这很可能是您的设计出现调节问题的原因。

    下面的波形在28kHz 下运行转换器应该在较低的 FM 频带下运行、并且 VCS 应该被控制在 VCST (最小值)= 195mV。  您的波形显示 VCS 被控制至 VCST (最大值)= 780mV。  我认为您的问题是您的设计违反了控制法律。  在控制 VCS 至 VCS (max)的同时、该设计应在 高于33kHz 的 FM 频带中运行、VCL 应介于3.55V 和5V 之间(控制律图内部电压放大器输出)。

    为了使 UCC28711在 CS 被控制至  VCST (最大值 )时正常工作、此设计需要在高于33kHz 的频率下进行开关。  如果不是、控制器将在您观察时出现调节输出的问题。

    我建议重新设计或选择最大开关频率大于45kHz 的变压器。  

    以下链接将为您提供一个 Excel 设计工具、用于计算设计所需的初级放大电感和变压器匝数比。

    https://www.ti.com/lit/zip/sluc590

    此致、

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    TI__Guru**** 2503375 points
    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。

    感谢你的帮助！ 我想我应该重新设计 变压器和 PCB。 这将需要一些时间。 。  

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    TI__Guru**** 2503375 points
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    [引用 userid="464208" URL"~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1004713/ucc28711-low-output-frequency ]问题是、UCC28711的频率上升到底是什么？

    答案太简单了。

    数据表显示：" DMAGCC 定义为恒定电流 CC 运行期间的次级二极管导通占空比。 它由 UCC2871x 系列在内部设置为0.425。"

    次级二极管导通占空比(TDM)不能超过开关周期的0.425。 因此、开关频率不能高于0.425/TDM。 当 TDM = 15us 时、fmax = 28、33kHz。 正如我们在第一个波形中看到的那样。

     

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    TI__Guru**** 2503375 points
    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 Oleg、

    您已找到原始问题的正确原因。  固定的 Dmagcc 常量限制了开关频率。

    实际上、当您尝试将负载从33W 增加到44W 时、您在恒流模式(CC)下运行。  控制器已从恒压调节更改为 CC 调节、并且不涉及 VS 时的4.05V 基准。  负载的任何进一步增加(电阻降低)实际上会降低开关频率和输出功率、因为 Iout 保持不变、但 Vout 会不断下降。

     由于您的原始目标是 50W、我认为您可能是在没有遵循设计程序(或也不使用 Excel)的情况下设计了它、并且错过了0.425 Dmagcc 因子的相关要点。  很遗憾、最初试图帮助您的 Mike 也错过了这一点、当时他试图解决一个不存在的问题。  不过，我同意他的建议中的几个部分：

    请使用 https://www.ti.com/lit/zip/sluc590上的 UCC2871x 计算器工具重新开始您的设计 、该工具将帮助您获取50W 设计的适当参数。  并针对高于45kHz 的开关频率。  也许通过一些迭代、您可以找到一个最大负载频率、允许您使用已经具有的磁化电感。  请确保  CC 目标具有至少5%或10%的额外电流 、以确保您的设计在整个输入电压范围内始终提供至少50W 的功率。  并确保磁芯材料和尺寸 适合该频率。

    最后、我认为您在该线程中早期指出的频率明显不稳定性不是不稳定性、而是内置频率抖动特性导致的变化。  除了"频率抖动..."首页项目符号之外、数据表中对此功能的描述很少 以及第8.1节概述第2段中的一句话、其中讨论了降低"…EMI 峰值能量..."的方法。  在 UCC2871x 系列中、这种抖动(抖动)相对较高、可能看起来是不稳定的。

    我希望这将帮助您实现设计目标。

    此致、
    Ulrich