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[参考译文] UCC2897A:Ucc2897a 钳位 MOSFET 加热器和 PCB 烧伤

Guru**** 1078800 points
Other Parts Discussed in Thread: PMP22509, CSD19537Q3, 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/961999/ucc2897a-ucc2897a-clamp-mosfet-heats-and-pcb-burns

器件型号:UCC2897A
主题中讨论的其他器件:PMP22509CSD19537Q3TL431

您好电源团队

我们使用 pmp22509参考设计原理图构建了适用于5V、5A 的电路板、

我在24VDC 输入电压和低于观察结果的条件下测试了该板

I)钳位 MOSFET 在负载电流为5A 时发热、负载电流高达3A、其测量温度高达80°C、

II)我将此电路板置于24VDC 输入电压和热处理室内的5V、4A 负载电流、其中温度为52°C

大约2小时后、在钳位 MOSFET 和钳位电容器突发下方和周围的 PCB 烧坏

 请帮我解决此问题

钳位中是否存在任何设计级别问题  

钳位 MOSFET 为 FDMC2523P、主开关 MOSFET 为 CSD19537Q3、所有其他元件也与参考设计 PMP22509相同

我们必须在24VDC 输入下以5V、4A 负载电流运行该板、

请指导我进行此操作、以帮助调试该问题

此致

Lakh

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    您好!

    您需要测量 MOSFET 的波形以确保其正常运行。  一个常见的根本原因是死区时间不够。

    但您必须测量 Vgs 和 Vds 波形、以确定每个 MOSFET 是否处于开关模式。 此外、连同您的变压器和 MOSFET 规格。  

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    尊敬的先生:

     我已经附上了波形、这会很有帮助、请看一下  

    在5V、4.5A 负载电流波形发生变化后

    10k Ω 电阻器连接到 RTDEL -编程的延迟为126ns

    在 CS 引脚上、连接了112毫欧电阻器、I 连接了 scheamatic

    e2e.ti.com/.../psu_5F00_frtu_5F00_pmp22509.pdf

    e2e.ti.com/.../6303.waveforms.rar

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    您好!

    我建议您将 Rdel 从10k 增加到30k、然后重新测试并检查是否有任何改进。

    您能否压缩波形而不是 RAR? 我无法打开 rar 文件。

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    e2e.ti.com/.../waveforms_5F00_8Dec20.zip

    您好!

    随附的 zip 文件中的波形、

    将检查 RTDEL = 30K

    此致

    Lakh

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    您能否将 C11更改为33nF、并将 C19更改为100nF?

    转换器根据您的波形看起来不稳定。

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    您好!

    它工作的负载电流高达4.5A、4.8A 负载电流波形变得不稳定、

     我看起来会触发电流感应引脚上的过流限制

    您是否还怀疑 TL431补偿、

    我很快将检查并分享结果

    此致

    Lakh

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    好的、那么让我知道它在您进行更改后是如何运行的。

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    您好!

    我在 TL431的 C19上使用33nF 钳位电容器和100nF 电容器进行了检查、

    相同的波形

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    您能否进一步将 C19增大到220nF、330nF 等、最高可达1uF? 我怀疑您的转换器环路不稳定? 此外、您的 PWM 占空比是多少?在轻负载和中等负载下、波形是什么样的?

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    您好!

    1) 1) 我尝试使用220nF、1uF、500nF、330nF、在主 MOSFET 的漏极上获得相同的波形、

    在0A、0.5A、2.5A、4A、4.5A、 4.6A 负载

    2)高达4.5A 的负载电流、初级主 MOSFET 漏极波形看起来正常、

     当我将负载电流从4.5A 增加到4.8A 时、波形会发生变化、  

    此时、当我在电流感应引脚上看到波形时、初级电流急剧上升、CS 引脚上的电压达到0.53V 以上、

    它看起来会触发过流,设备会终止切换并等待下一个切换周期,需要您在同一 e2e.ti.com/.../DSO.zip 上查看

    3) 3)无负载电流时观察到的占空比  接近50%、4.5A 负载电流时观察到的占空比60-62%(总4uS 周期外的导通周期约为2.4uS)

    Ron = 86.6K

    ROFF = 46.4K

    4) 4)我不确定变压器会达到饱和、因此初级电感会降低、初级电流会增加、这会导致  

    CS 引脚感测到过流、这会得到分配。 0.53v 并终止开关、

    此时、我的钳位电路 和主 MOSFET 的发热最大、温度在几分钟内快速上升、并持续上升至125摄氏度以上

    如果我将环境温度增加到52摄氏度、则在较低的负载电流、4A 时、我开始获得相同的失真波形

    此致

    lakhwinder

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    您好!

    如果您怀疑变压器在电流达到4.8A 时可能达到饱和、则可能需要先解决此问题、然后再调试其他变压器。

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    您好!

    当前 RTDEL = 10k  

    并且 RTDEL = 33k、  

    对于变压器、可以观察到、我不清楚是变压器本身达到饱和、还是不会复位、因此它达到饱和

    此致

    Lakh

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    我如何确保变压器正确复位、您从波形中看到吗?它是否正确?

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    您能否以大约4A 的电流提供 CS 电流波形?

    我只能找到4.6A 和4.8A CS 波形、这些波形似乎已经显示了一些饱和现象。 我需要在4A 时看到 CS 波形、以便将4.6A 与4.8A 进行比较、并向您进行介绍。

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    是的、

     低于波形

    电流低于4.5A、

      

    此致

    Lakh

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    如果您比较 CS 波形、您可以看到4.8A 电流、每个周期结束时的 CS 波形将显示为向上计数、而4.5A 电流时、不会向上倾斜。 电流的向上倾斜通常是变压器饱和的迹象。 从4.8A 的电流来看、变压器在另一个周期中处于饱和状态、这可能解释了为什么您在另一个周期中看到更窄的脉冲宽度。

    它看起来 RDEL = 30k、导致死区时间过长。 我想、在您解决饱和问题后、您可以尝试将 RDEL 更小并尝试20k、如果温度正常、则可以返回10k。   

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    您好!

    如何解决饱和问题?

    我使用了与 Pmp22509参考设计中使用的 Coilcraft 相同的变压器

    我是否需要更改一些电路值、使其不会饱和

    或者需要具有更高额定值的新变压器  

    此致

    Lakh

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    我还怀疑变压器是否正确复位、  

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    您可以增大电流感应电阻器值、从而减小峰值电流以避免饱和。 您可能需要将最大占空比提高一点。  

    我不知道为什么变压器适用于此参考设计、以及为什么不适用于您的设计。 可能是变压器存在容差问题。

    它仅从大于4.5A 开始看起来是个问题、如果存在饱和、则复位可能无法在每个周期中正常工作。  

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    好的、我很快会检查这个

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    将电流传感器电阻器增加至200mE、并在3.5A 负载电流时检查、占空比达到62%、

    负载电流增加超过3.5A 时、输出电压开始降低至较低的电压、占空比似乎不会进一步增加

    显示占空比值

    其中 RON = 86.6k

    ROFF = 46.4k

    RTDEL = 10k

    SLUC662计算器显示占空比接近75%、

     我们从波形中观察到的最大占空比为62%

    如何进一步增加占空比、

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    如果即使在峰值电流较低的情况下也会在较高的环境温度下恢复饱和、那么您似乎需要重新设计变压器、因为您的变压器似乎可以满足您的设计需求。

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    占空比62%可能不是由于 Ron 和 ROFF 的设置所致。 但您的峰值电流已达到 CS 限制。 您需要减小感应电阻器值。 如果您无法在避免饱和和输出电压调节之间实现平衡、则可能需要重新设计变压器。  

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    我应该使用哪种尺寸的变压器

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    您好!

    我认为您需要搜索哪一个非常适合您的电路板。  

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    我从脉冲电子器件订购了 PA3856.005NL 变压器、以检查设计

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    好的

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    您好、Hong、

    I)如果主初级 MOSFET 关断和钳位 MOSFET 导通之间存在任何延迟、

     波形显示初级主 MOSFET 的漏极电压在关断时开始上升

    钳位 MOSFET 在此电压上升期间导通,钳位电容器充电至峰值电压后,它开始衰减并达到接近输入电压

    然后、下一个开关周期开始

    II)如何确保在下一个开关周期之前变压器完全复位

    此致

    Lakh

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    您好!

    RDEL 用于设置 OUT 和 AUX 之间的死区时间。 您需要测量 OUT 引脚和 AUX 引脚以确定死区时间、因为 VDS 波形包括额外的延迟。 基本上、您的设计中的 RDEL 看起来太小。

    如果您没有看到初级侧电流向上倾斜、正如我向您介绍的那样、变压器复位正常。 您的设计之前的工作条件是电流大于4.5A 时、倾斜启动意味着您的变压器开始饱和。 如果变压器重置效果不好、在较低电流下、您仍然可以看到电流波形向上倾斜。  

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    i)好的、然后我很快就用 脉冲电子 器件 PA3856.005NL 进行检查

     它的额定输入电压为9VDC 至57VDC、5V 7A、  

    将会通知您

    ii)是否有任何计算可用于查看在钳位 MOSFET 导通时间和期间是否有足够的退磁电流流经变压器  

    主 MOSFET 关断时间,是否可以说较低的钳位电压(较高的钳位电容器)将需要更多的时间对磁芯进行退磁,而较高的钳位电压(较低的钳位电容器)所需的时间相对较短  

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    复位在有源钳位电容器中根据钳位电压自动完成。 如果复位时间更短、复位电压会变得更高。 但由于变压器不足而无法实现饱和。 复位时、对磁化电流没有特殊要求。