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[参考译文] UCC28951:2kW OBC 设计-如何在调试期间修复谐振问题

Guru**** 2382630 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21222, UCC28951
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/950888/ucc28951-2kw-obc-design---how-to-fix-resonance-issue-during-debugging

器件型号:UCC28951
主题中讨论的其他器件:UCC21222

您好!

车载充电器要求为200V 至400V 输入、48V 输出- 36A 负载。

有关主要器件的一些基本详细信息:

全桥变压器:

一次侧电感- 1025uH、泄漏电感- 2.5uH

全桥 MOSFET: IPW65R190CFDFKSA1、输出电容- 86pF

垫片电感器- 2uH

MOSFET 驱动器:UCC21222

工作频率:230kHz

当转换器以高于300V 的直流输入运行时、在轻负载(3A)下、我们观察到初级 MOSFET 由于过热而出现故障。

我们假设这可能是由于未满足共振要求、转换器未在 ZVS 模式下运行。

现在、我们以150V 直流输入运行、输出电压设置为24V。 我们希望在继续更高的输入电压之前确保 ZVS。

我已附上测试观察结果供您检查。 波形包括初级电流和初级电流之间的电压。

为了实现谐振、我们还在全桥 MOSFET 的漏极和源极之间连接了330pF 外部电容器。

但我们没有找到更好的结果。

我们将继续对电路进行调优、以满足谐振要求。

请检查测试观察结果并给出您对波形的看法。

还建议我们如何在轻负载条件下满足谐振。

如果您需要有关设计的更多详细信息或任何其他信息、请告知我们。

如果您支持、这将对我们非常有帮助。

e2e.ti.com/.../PSFB_5F00_150vin_5F00_24vout_5F00_min_5F00_load_5F00_testing.xlsx

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    您好、Prm、

    一位专家很快会回来的!

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    您好、Prm、

    我向您提供以下建议。

    • 如果必须使用高达230kHz 的频率、我建议您使用 UCC28951轻负载突发模式功能来降低 MOSFET 开关损耗。
    • 增加纤薄电感器值、以帮助在负载低于以前的情况下实现 ZVS。
    • 检查死区时间是否足以使 MOSFET 输出电容放电、如果不足以使其放电、请增加死区时间。

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    您好、Prm、

    您是否能够评估我提供的建议? 您在这个问题上是否有任何进展?

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    尊敬的 David:

    感谢您的建议。

    现在测试中有很大的改进。

    以下是我们所做的主要修改。

    1)自适应延迟实现- Adel 现在与 CS 连接。

    2) 2)死区时间电阻更改为15k Ω

    3) 3) Rsum 电阻器更改为18千欧-之前我们使用的是90千欧、这会在增加负载时引起一些干扰。 然后、我们得到了所需的300mV/us 斜率补偿。 但是、从磁化部分来看、斜率仅为32mV/us。 因此、我们减少了 Rsum 电阻器、以实现额外的斜率补偿。

    现在、我们能够将输入电压提高到380V、而不会产生很大的散热、即 MOSFET、器件中没有故障。

    我已附加最近在8安培负载条件下的结果。

    现在、我们处于谐振调优阶段。

    现在、我们的问题是 A 和 B MOSFET (相同的桥臂)在80°C 以上会产生更多的散热

    但 C 和 D MOSFET 的热耗散非常小。

    我们使用热风枪来观察温度。

    请检查波形、并告诉我们仅在 A 和 B MOSFET 中产生热耗散的原因可能是什么。

    e2e.ti.com/.../PSFB_5F00_Load_5F00_testing_5F00_05_5F00_11_5F00_2020.xlsx

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    您好、Prm、

    对于 PSFB 拓扑、一个桥臂很容易实现 ZVS、另一个桥臂不太容易实现 ZVS。

    在您的测试条件下、我想 MOSFET A 和 B 仍然无法实现 ZVS。 请使用 MOSFET A 或 B 的 VGS 和 VDS 进行双次确认、以查看其是否实现 ZVS。

    如果这只是 ZVS 问题、我建议增大细长电感器值以在此处提供帮助。 您可以增加电感器以降低输出功率、从而让所有 MOSFET 实现 ZVS。

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    尊敬的 David:

    我们将检查 MOSFET A 和 B 的 VDS 和 VGS

    请核对并回答以下所有问题:

    1) 1)     在漏极和源极之间连接外部电容器以实现谐振是好的还是坏的–请提供您对连接外部电容器的意见

    2) 2)     我们不使用 MOSFET 进行次级整流。 目前、我们仅使用二极管进行次级整流。 这会影响 ZVS 吗?

    3) 3)     请发送 VGS 和 VDS 的示例波形并实现 ZVS–这有助于我们对波形进行交叉验证

    4)     4)我们尝试增加垫片电感器–它减少了 A 和 B MOSFET 中的散热–但垫片电感器的温度将高于90°C–我们使用的是环形磁粉芯铁芯–垫片电感器中的散热更多可能是什么原因

    5) 5)     根据数据表中的计算使用垫片电感器值时、我们不符合 ZVS 标准。 这样做的原因可能是什么?

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    1)在 MOSFET 的 DS 上添加电容器将需要更多的电感器和时间来将 VDS 上的电压从高电平(例如400V)放电到低电平(例如零电压)、因此不能实现 ZVS。

    2) 2)使用二极管时、ZVS 上没有不流。

    3) 3)如果我们可以实现、VDS 将在 VGS 升高之前变为零。

    4)薄型电感器的损耗增加有助于实现 MOSFET 的 ZVS。

    5)您需要考虑变压器的泄漏、将其作为薄型电感器的一部分。

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    尊敬的 David:

    感谢您的回答。

    在您提出建议后、我们有了很大的改进。

    我们还在显著的负载条件下实现了 ZVS。

    现在、当我们增加负载时、MOSFET 上的热耗散非常小。

    但现在我们的问题是垫片电感器上的热耗散。

    匀场电感器部件号: 3301-V-RC - 10uH 20A 环形电感器

    我们减少了匝数、使其达到 2.7uH 、从而能够实现 ZVS。

    在这种情况下、当输出中加载10A 时、匀场电感器的温度上升到75°C 以上。

    因此、我们无法进一步增大负载、因为它可能会导致垫片电感器出现故障。

    请指导我们如何设计或选择垫片电感器。 请在您的视图中推荐任何合适的器件。

    如果有垫片电感器设计的设计文档、请发送。