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[参考译文] UCC28740:无法启动(针对36.5V/2.7A 输出调整了 TIDA-00701)

Guru**** 1637200 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-00701, UCC28740, TL431
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/908359/ucc28740-unable-to-start-up-adapted-tida-00701-for-36-5v-2-7a-output

器件型号:UCC28740
主题中讨论的其他器件:TIDA-00701TL431

尊敬的 TI:

我对 TIDA-00701进行了调整、使用适用于 TIDA-00701的 Excel 计算器将通用交流输入设计为36.5V/2.7A 转换器、但该电路无法正常启动。 一般来说、由于 MOSFET 的导通时间太短或开关频率太慢、启动过程似乎不会向次级侧传输为输出电容充电所需的电流。

我还有一个由 Wurth 根据 Excel 计算器生成的值(270uH、NPs=3.5、NPA=7)设计的变压器。

我一直在使用 TI PSR 故障排除指南来尝试确定问题、根据下图、似乎问题是 VDD UVLO、因为在 VDD 再次充电之前有一组更高频率的脉冲。 在无负载的情况下、输出电压最高可达~15V、但未达到18.567V 的恒定电流电压。 即使负载很小(几 mA)、输出电压也会降至零。

我已尝试以下解决方案、但不会影响输出电压电平:

  • 使 VDD 电容加倍、达到~20uF。
  • 将输出电容减半至680uF。
  • 移除了作为 PFC 控制器和温度开关电源的辅助绕组(因此只有 UCC28740从辅助绕组接收电荷)。
  • RAUX 已经很小、为22 Ω、因此降低电阻可能不会产生什么影响。

我正在尝试保持此设计、因此我没有设计另一个具有额外辅助绕组的变压器、也没有将 RCS 从220m Ω 降低、以保持所需的最大电流输出。

由于输出电压电平较低、同步整流器电路被禁用、体二极管正在执行所有工作。 而且、由于辅助绕组电压电平较低、以及输出电压较低、PFC 控制器电源无法充电。 因此、唯一应该工作的控制器是反激式控制器。 我还增加了输入电压电平、以适应 PFC 控制器未对电压进行升压的情况、这会略微增加空载输出电压、但不足以成功启动。

我还查看了 Vin UVLO、OVP 和 OCP 故障、但在查看故障排除指南时无法识别问题。 还有什么其他我缺少的东西会阻止启动吗?

这就是在启动序列结束时(VDD ~= 8V)使用1.5A CC 输出负载时的开关脉冲的样子:

黄色:VDD

蓝色:VAUX

红色:DRV

绿色:IPP

并且、启动序列结束时的开关脉冲(VDD ~= 8V)在无负载情况下看起来像:

对于 IPP (绿色),VCS (红色)的外观如下:

FB 引脚是否会影响启动开关频率(似乎只有在达到输出 CC 范围后才会影响该频率)?

启动期间的最大初级电流似乎小于0.63*IPP(max)。 使用220m Ω 电阻器时、Ipp (max)应为3.5A、其中63%为2.21A、但我仅在启动期间看到大约1A 的峰值。 在开关脉冲达到所需初级电流之前如此短的时间(不触发故障)停止是否正常?

在低输出电压下禁用次级 SR 电路是否会阻止输出正常充电?

请提供任何帮助。 谢谢、

Bryan

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    您好!

    您能否提供您的原理图供我们审阅?

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    您好、Hong、

    以下是我的原理图:

    谢谢、

    Bryan

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    您的原理图显示 UCC28740 U2具有 PFC 输入- UCC28740上电期间的 PFC 电压是多少?

    您如何确定变压器电感和 Rcs1?

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    您好、Hong、

    对于所示的波形、PFC 输入电压为~ 325VDC、使用230VAC 输入。 在探测 PFC 输入时、我在开关周期内未看到 V_BULK 电压下降。

    我最初尝试了120VAC (170Vdc)、但这低于变压器的预期工作范围180-400VDC。 VCC (或 PFC 控制器的电源轨在启动期间从未达到足够高的电平以启用 PFC 控制器、因此我人为地增大输入电压、以查看是否可以启动反激式控制器。

    我使用 Excel 计算器和 TIDA-00701设计指南确定了变压器电感和 RCS。 Excel 计算器实际上使用所选 MOSFET 的最大 V_DS (700V)计算推荐的 NPS。 而且、我选择了 RCS、使得最坏情况 I_OCC 为2.7A。

    使用的公式为(假设 V_BULK (min)=120V、F_MAX=65kHz、I_OCC=2.7A、V_OCC=18V):

    谢谢、

    Bryan

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    您的波形显示 IPP 具有非常高的关断尖峰。 我们需要找出导致尖峰的原因。 您能否同时探测 VDS 以查看 MOSFET 是否可以正常关断?

    此外、您的原理图分别显示了 R20和 R37 8.2k。 这些对我来说是非常小的阻力。 您的 Dz1钳位是什么?它是160V? 如果是、您能否从电路中移除 R20和 R37以重新测试? 您的 NPS = 3.5、Vo = 36.5V、因此反射电压= 3.5 *(36.5V+0.7V)= 130.2V、您的大容量电压为325V、因此 VDS = 130.2 + 325V = 480.2V、再加上一些尖峰、但您的 MOSFET 额定电压为700V、因此在没有 R20和 R37的情况下应该正常。 我不知道为什么您添加 R20和 R37。 我怀疑 R20和 R37太小、会影响您的电路运行。

    是否可以在移除 R20和 R37后重新测试? 如果您对移除 R20和 R37有疑问、请在移除并测试之前先进行讨论。  

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    您好、Hong、

    R20和 R37作为齐纳钳位的替代 RCD 钳位提供、因此我可以毫无问题地将其移除。 我已经根据漏电感、最大开关频率、反射电压、MOSFET VDS 电压和峰值初级电流值计算了这些值、但可能我在这里犯错了。

    是的、齐纳二极管的反向关断电压为160V。

    我将在没有 R20和 R37以及 VDS 的情况下获取新波形、然后返回给您。

    感谢您迄今提供的帮助、

    Bryan

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    您好、Hong、

    很抱歉耽误你的时间。 有了住所,就很难在实验室找到时间。

    我移除了 R20和 R37、有一些改进。 该电路能够将输出电压置于调节电压范围内、但仅达到~27V。 它看起来也是关断时的高电流尖峰。 对于230VAC 输入、开关频率仅为~182HZ (周期为~5.5ms)。

    以下是开关波形的更新图像:

    红色:VDS

    蓝色:VAUX

    绿色:IPP

    感谢您迄今为止的帮助和耐心。

    Bryan

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    您也可以移除 R38和 C18。

    BaseCon (TP10)连接在何处? 您能否检查 Vout 设置电阻分压器是否正确?

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    您好、Hong、

    R38和 C18实际上已被卸载。

    在 Vout=28.165V 的情况下运行时、TP10的电压为1.875V。 根据计算结果、这应该是1.917V、这非常接近、因此电阻分压器看起来工作正常。

    在下面的部分中、BaseCon 连接到另一个连接到 GND 的电阻器。 想法是在该电阻器连接到电路时更改输出电压设定值。 连接后、它与底部反馈电阻器并联、并更改对应于 Vout=36.5V 的设置点。

    谢谢、

    Bryan

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    能否降低 BaseCon 和 GND 之间的等效电阻? 这将提高您的输出电压。

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    您好、Hong、

    我将 R27 (在 BaseCon 和 GND 之间)降低至30K、并且未看到输出电压显著增加。

    在这种配置下、我看到 Vout=28.525V、TP10的电压为1.654V、通过计算结果看起来很准确。

    我还想知道 VDD 为什么为~8.2V,而它应该大约为 Vout*NAS=~14V。 我认为这可能是由于开关频率较低。 或者辅助匝数是否过低而无法支持控制器? 我想、由于 VDD 如此低、一旦我增大输出电流、VDD 就会下降并触发 UVLO 故障。

    感谢您的帮助、

    Bryan

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     如果 TP10 = 1.654V、 则您的设计 未处于稳压状态。 设计中的 TL431的 参考电压(TP10)应该是设计中的2.5V、对吧?  

    您的变压器在输出和辅助之间的匝数比是多少?

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    您好、Hong、

    是的、在 CV 模式下(Vout=36.5V)、TP10应该为2.495V。 但是、假设 Vout=~28V、TP10=1.654V、则是准确的。

    NAS = 0.5

    谢谢、

    Bryan

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    您的变压器 NPS 是什么?

    当您看到 Vout = 28V 时、FB 电压是多少?

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    NPS = 3.5

    VFB=~930mV @Vout=28.35V

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    如您所见、Vout =28V、但 Vaux = 8.2V、您能否测量变压器(9-11)和(5-6)以检查 NAS 是否= 0.5?

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    您好、Hong、

    VDD 和 VAUX。

    VDD=8.0V

    VAUX (SW-OPEN)= 14V => 14V/NAS = 28V

    VAUX (SW-关闭)=-48V => 48*NPA/ SQ (2)=~237V (NPA=7)

    这两种计算似乎都是准确的。

    我也在研究 VFB、根据该图、当 VFB=930mV 时、Fsw 将接近200Hz、这与我看到的情况类似。 但是、它说这应该只在 CV 模式下发生、而它应该在 CC 模式下发生。

    谢谢、

    Bryan

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    那么、Vout = 28V 时的 Fsw 是200Hz? 您的转换器处于 CC 模式?

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    我看到 Fsw =~230Hz、如下所示。 我假设、根据数据表、当 Vout<36.5V 时、它应该处于 CC 模式。

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    在这种情况下、您的负载电流是多少?

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    无负载。

    并且、当我施加少量负载(100mA)时、它会触发故障条件、将输出电压降至0V。

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    您的变压器初级磁化电感是多少?

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    LP=276uH

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    在这种情况下、您的输入电压是多少?

    您能否检查是否正确连接了变压器绕组极性?

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    VIN=318V

    似乎我已正确地连接了绕组。 根据变压器数据表中的下图、Vin =引脚1、Vds =引脚4、VAUX =引脚5、ACGND =引脚6、Sec_P =引脚13、Sec_N =引脚9。 引脚2和3连接在一起。

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    您能否通过测试来确认变压器极性是否正确连接、而不依赖于图纸?

    在 MOSFET 关闭时、IPP 具有非常高的尖峰、这不应发生、因为能量应从磁放大到次级。 但是、您的波形显示了可能通过错误的变压器极性连接实现的巨大关断 Ipp、因此能量不能进行去磁放大、而是通过巨大的电流尖峰在 MOSFET 上耗散。 次级侧的能量不会进行去磁放大、因此无法实现输出电压调节、即使是小负载也会导致 Vout 消失。

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    使用函数发生器、我测量了变压器绕组。 我在引脚4 (对于 PRI 输入)上连接了一个函数发生器、并分别在引脚13和5上测量了正极端子的 SEC 和 AUX 波形。 测得的 Vpp 值也与匝数比相对应。

    红色=PRI

    黄色= SEC

    蓝色= AUX

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    您能否在变压器连接到转换器时测量其极性? 看起来很高的 IPP 关断尖峰是能量不会从初级侧传输到次级侧的问题、因此必须首先解决这个高 IPP 关断尖峰、这可能是由于我们的经验中变压器极性错误的连接造成的。

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    当我探测次级绕组在开关期间的情况时、它似乎会使初级侧开关波形变得混乱、但下图显示了这种情况。

    我也不确定电流测量值是否再准确了。 当不在初级绕组线周围钳制时、开关事件会在仪表波形上引入噪声。 这是未钳制在初级导线上时的电流钳位图像。

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    输出电压不足以使能同步整流器控制器、这一事实是否会成为问题? 似乎系统只是使用 MOSFET 的体二极管为输出电容器充电。

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    您好、Hong、

    我切换了次级绕组和辅助绕组的极性、但这些配置都不起作用。 在所有情况下、小负载电流都会将输出电压降至0V。

    仅开关 SEC、VOUT=25.5V @NL
    开关 SEC P&N 和 AUX、Vout=0.5V @NL
    仅开关 AUX、Vout=3.3V @NL

    谢谢、

    Bryan

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    您能否标记每个波形并描述您在哪里探测到的波形?

    您的波形显示出某种错误、随机开关绕组可能无法帮助确定问题。

    您能否探测 IPP、VDS 和次级绕组的波形、并描述如何分别探测它们?

    您的 IPP 在关断时会出现巨大的尖峰、这会消耗应传输到次级的能量。 这种在关断时出现的巨大尖峰需要找出根本原因。

    另一种方法是获取 UCC28740 EVM、这样您就可以知道 IPP 波形应该是什么、VDS 和次级绕组、并与您的波形进行比较。 这是帮助您进行调试的另一种方法。

     

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    这是上面波形的标签。 我尝试直接在每个绕组上测量。

    红色=初级绕组(PRI 上的正极端子和 VIN 上的负极端子)

    绿色=IPP

    黄色=次级绕组(SEC_P 上的正极端子和 SEC_N 上的负极端子)

    蓝色=VAUX (VAUX 上的正极端子和 ACGND 上的负极端子)

    如果这不是您的预期、您能告诉我您希望我如何探查它吗?

    我理解您的理论、即电流尖峰是应传输到次级侧的能量。

    我有 EVM 和28W 版本、具有可正常工作的定制变压器。

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    您好、Hong、

    这可能更符合您的需求:

    红色:VDS (PRI 上的正极端子和 ACGND 上的负极端子)

    黄色:VSEC (SEC_P 上的正极端子和 DCGND 上的负极端子)

    绿色:IPP (连接到初级线圈的导线周围的电流钳位)

    谢谢、

    Bryan

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    您能否测量 Rcs1的初级电流并显示其波形以及 VDS 和 VSEC、同时测量 VAUX?

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    此外、您能否 显示完整的开关周期波形?  

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    我注意到您的光耦合器连接错误。 没有反馈环路。  您能否将您的设计与光耦合器连接上的 EVM 电路进行比较以进行校正?

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    您好、Hong、

    这里是一些 VCS 波形、而不是为 IPP 使用电流钳位。

    红色:VDS

    黄色:VSEC

    蓝色:VAUX

    绿色:VCS

    我还查看了 EVM 原理图、看不到错误的连接。 您是否提到了这一点(应该不填充该问题)?

    谢谢、

    Bryan

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    您的设计中的 U3 (光耦合器)连接错误。 其二极管应位于次级输出端、但现在已连接到 UCC28740。 光耦合器晶体管应连接到 UCC28740。

    这种 U3 (光耦合器)连接错误可能是电路板无法开始进行调节的根本原因。 因此需要首先解决这个问题。  

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    U3非 U4。

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    圈出的连接错误。

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    好的、现在我看到了。 这确实是一个问题。 我将尝试翻转它、看看它是否起作用。 谢谢。

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    您好、Hong、

    非常感谢您的帮助。 我现在将获得正确的输出。

    Bryan