[参考译文] UCC28881：直流/直流反向转换器

Leonid、您好！

感谢您关注在应用中使用 UCC28881。

您的帖子中的大多数文本与我在看起来是同一问题上支持的单独主题中的回复文本相同。
参考文献： e2e.ti.com/.../2805521

您是客户、海报(Eli)在他关于此主题的原始帖子中提到的吗？ 如果是、我更愿意直接与客户(大概是您)提供支持、而不是通过中介提供支持。
请验证您是否是 Eli 帖子 UCC28881调节问题的实际来源。

此致、
Ulrich

Leonid、您好！

我收到了 Eli 的确认、即他的 E2E 主题与您的主题相同、我将继续直接支持此问题。

随着上述元件的变化、我们似乎已从启动时的过压总电压更改为欠压总电压。

我们将需要考虑输出在150ms 运行后或运行过程中下降~10V 的可能原因。
组件值对于应用而言似乎是合理的。 正如我之前在 Eli 中提到的：
"此外、请验证电路板上的组件是否与 Webench 设计建议的值和规格相匹配。
有时、即使原理图看起来正常、也可以加载错误的器件。"
1.务必确保原型装配体与原理图设计相匹配。
2.假设部件正确，请检查270vdc 电源在启动后是否保持电压。 例如、它不应因电流限制而折叠。
3.如果1和2正常、则反馈输入(FB)必须看到高于预期的电压、并且环路正在削减占空比以进行补偿。 130K 和10K 大约适合~15V 输出、前提是 CFB 对其施加15V 的电压。
这很难验证、因为 CFB 以开关节点为基准。 您将需要使用高压差分探头来进行查看。
目的是查看该电容器是否过度充电、这可能是由于 PCB 布局中的杂散电感造成的。
4.确保电路板上没有焊剂、尤其是在130K 电阻器和 IC 输入附近。 助焊剂残留有时会吸收水分并降低高阻抗网络的电阻、从而意外且显著地改变分压比。

我希望其中一个点能够解释欠压骤降、并得到纠正。 请告诉我您的调查中会发生什么情况。 如果您可以提供波形、这可能有助于调试。

此致、
Ulrich

您好！

感谢您的回答。 是的、很好、我是从 Eli 问这个问题的。

在不久的将来、我将进行测量- FB 触点上的电压表现如何？

我还有关于电感的问题：如果我以10kHz 的频率测量它、那么我得到400uH
但是、在1kHz 的测量频率下、我得到500uH。 降低电感也许有道理？

顺便说一下- Webench  建议的值完全不同- CFB = 2.2uF 且 L = 6.1mH。  这是我在开始时所做的、但随后输出电压上升到60V 150毫秒、然后下降到15V。

谢谢

Leonid

您好、Ulrich、

感谢您的回复。 我现在将尝试降低容量 CFB 、然后写下结果。

正如我之前所说的、我需要这个方案来改进我的成品、我们已经生产了几年：有一个产品在270Vdc 电压上工作、 并且它有几个由15V 供电的逻辑电路。 在开发过程中、由于时间不足、我使用了一个15千欧姆/5W 电阻器和一个15V 二极管齐纳二极管。  客户投诉过热、所以我正在寻找功率损耗更低的解决方案。

输入电压- 180-290V、瞬态电压最大为330V/100msec、电流- 20-25mA 持续。

谢谢、

Leonid

您好！
我使用电容器 CFB = 88nF 进行了测量
输出电压首先上升至15V、150ms 后下降至6.4V
不会发生任何情况。

Leonid、您好！

很抱歉、您的应用程序仍然存在问题。 我将尝试帮助您解决这些问题。
感谢您迄今提供的信息；如果可能、我将要求更多、包括一些波形。

但首先、我想澄清一个差异：
据我所知、您的输出规格为15V (假设根据先前的齐纳设计为+/-5%)、负载为20mA (根据上述过账、最大电流为25mA)。 在180V 最小输入电压和15K 下降电阻的情况下、可能的最高电流为(180V-15V)/15K = 0.011A。 即使15K 短接至 GND、通过电阻器的电流也仅为~12mA、因此根据您的规格、这永远无法为负载提供足够的电流。 即使在290Vdc 电压下、电阻器的电流也只有18mA；对于最大负载而言、电流仍然不够。
当您提到输入范围为180V 至330V 时、假设电流持续为20-25mA、您是指高电压"输入"电流为20-25mA、还是指15V "输出"电流为20-25mA？

这种差异不会影响使用 UCC28881时遇到的问题、但它确实会引起有关真正输出规格的问题。 请量化输出电压和输出电流的最小值和最大值。 此外、您能否告诉我输出负载是否消耗远高于平均值的任何显著峰值电流？ 如果是、持续多长时间？

现在返回到降压稳压器：
我建议从 UCC28881更改为 UCC28880、后者具有较低的峰值电流限制、更适合您的负载电平。 这将导致需要更高的电感(1.2mH)以及一些其他组件值变化。
但我假设您可能无法轻松获取 UCC28880的样片、因此我将继续调试您拥有的 UCC28881。

鉴于 CFB 时间常数不会影响您得到的响应、我认为150ms 后输出骤降的另一种解释可能是热问题。
从电感器到"GND"使用的续流二极管应该是一个高压超快速二极管。 您使用什么器件型号来实现此器件？ 实际上、请告诉我两个二极管的器件型号、续流器件和反馈器件型号)。
数据表建议 DCM 应用的反向恢复时间小于75ns (这是一个)。
较慢的二极管将具有较高的反向恢复电流、这会使结升温、从而增加恢复时间、从而使其发热更多、从而导致热失控螺旋形。 如果在续流位置使用慢速二极管、则可能会导致~150ms 后的电压骤降。

更长的一段时间可能是电感器饱和并导致电流限制操作。
请提供您正在使用的电感器的规格(或目录器件型号)。

但是，我只是根据我所掌握的信息进行猜测。
如果您可以提供启动周期的波形、这将非常有助于准确地确定正在发生的情况。
理想情况下、我希望看到：
5V/div 时的 VOUT、50V/div 时的 VGND (IC 的引脚1、2)、100mA/div 时的 IINd (电感器电流)；20ms/div 的时间扫描更快。
20ms/div 扫描可以捕获整个启动序列。
当 Vout 为~15V 时、较快的扫描应在开始时捕获一个或两个开关周期、而当 Vout 降至~6V 时、在结束时捕获几个周期。 我不知道具体的"us/div"扫描速率应该是多少；足以捕获一个或两个开关周期。

我希望您能够访问当前的探头。 这将非常有帮助。
不要忘记提供有关二极管和电感器的信息。

此致、
Ulrich

您好！

您是对的、逻辑的电流消耗现在为10mA、但我计划在将来更改设计、因此我需要电流为25mA 的电源。

至于我的 UCC28881问题- 我不理解：在芯片的所有触点上  、电压相对于"负"的行为是一样的。  似乎芯片烧坏了。 但他没有烧伤

我使用二极管 CMMR1U-06

谢谢

Leonid

Leonid、您好！

感谢您提供更多信息。 每一点都有帮助。 但是、我确实需要我在上一个帖子中请求的所有信息。 请查看并告诉我您能提供什么、也不能提供什么、以帮助解决此问题。

CMMR1U-06二极管规范列出了100ns 的反向恢复时间、比数据表建议慢一些。 由于此应用应在 DCM 下运行、因此我不希望它对反向恢复损耗造成很大影响(这在 CCM 应用中可能是一个大问题)。 但谨慎的做法是检查它。 如果您有电流探头、则可以使用电流探头来验证这一点。

您的评论"在芯片的所有触点上、电压相对于"负"的行为都是一样的、这让我有点困惑。 似乎芯片烧坏了。 但他没有烧死"。
如果我正确地解释了这一点：
a："负"是续流二极管 D1的阳极处的负基准轨。
B. IC 似乎出现故障、因为所有引脚电压看起来都相同、但仍会进行开关、并产生一些功率。

如果我理解正确、我认为您正在探测相对于负电源轨的 IC 引脚、这些引脚都在输入的"负"和"正"之间上下切换。 由于 IC 的引脚上相对于其 GND 引脚的电压非常低(HVIN 和 DRAIN 除外)、 由于输入电压为270Vdc、因此低引脚电压叠加在高输入电压上、因此您将无法将引脚电压与输入电压区分开来。 为此、您需要使用以 IC GND 引脚为基准的高压差分探头。

但是、这并不是必需的。 我们可以假设、如果电感器的输入引脚处于切换状态、则 IC 正常工作。
我们需要查看这种开关模式、寻找有关 IC 工作原理的线索、并找出其工作原理。
因此、我再次请求、如果您可以提供我上面提到的波形(相对于输出"负"测量的电压)、诊断问题将会大有帮助。 并提供我请求的其他信息。

谢谢、此致、
Ulrich

您好！

很抱歉、我的回复很晚、其他事情都很忙。
我尝试更改芯片和二极管类型。 不会发生任何情况。 所有这些都是一样的-当打开时、15V 输出电压在150毫秒后下降。

我试图更系统地看待这个问题。 我现在看的是第9页的组件结构图，我不明白栅极是如何获得其增加的电压才能打开 FET 的？

它似乎是自举-引脚5上有一个阳极的二极管、引脚4上有一个阴极、 但在任何应用中都没有提到！

该组件可能通常不适合直流输入电压？ 只有交流电？

谢谢

Leonid

您好！

很抱歉、我的回复很晚、其他事情都很忙。
我尝试更改芯片和二极管类型。 不会发生任何情况。 所有这些都是一样的-当打开时、15V 输出电压在150毫秒后下降。

我试图更系统地看待这个问题。 我现在看的是第9页的组件结构图，我不明白栅极是如何获得其增加的电压才能打开 FET 的？

它似乎是自举-引脚5上有一个阳极的二极管、引脚4上有一个阴极、但在任何应用中都没有提到！

该组件可能通常不适合直流输入电压？ 只有交流电？

谢谢

Leonid

Leonid、您好！

我完全理解忙碌。 不是我们都有？

关于组件输入适用性：UCC28881和 UCC28880 (以及几乎所有其他 PWM 转换器)实际上都只能通过直流电源工作。 交流输入被整流为直流、而转换装置被从直流到直流。
术语"离线"和"交流/直流"描述了电源和负载之间的整体转换、但实际转换器是直流/直流级、前面是整流器(半波、全波或 PFC)。

关于第9页的图表：
我假设您参考的是 UCC28881数据表第9页的功能方框图。
栅极驱动器级和 IC 内的所有其他模块均由 VDD 稳压器(LDO)供电。 该 LDO 通过引脚4至引脚1之间的外部电容进行滤波、以实现 LDO 稳定性并为栅极驱动存储电荷。 LDO 通过来自引脚5 HVIN 输入(连接到高压正电源轨)的有限电流源接收功率。
该 HVIN 电流必须流经闭合路径、返回路径(返回高压负电源轨)最初通过输出电感器和输出电容。 启动时、Vout = 0V、因此不涉及负载。
开关启动后、电感器电流会强制续流二极管 D1导通、因此在 D1导通时、HVIN 电流路径继续通过 D1流向 GND。 HVIN 电流通常比任何负载电流低得多、因此在 D1关断时不会影响输出调节。

因此没有内部自举二极管... 在某种意义上、整个 IC 都是自己的自举器件。

关于150ms 后电压崩溃的持续问题、我必须再次强调提供波形和其他信息的重要性、我在几次回复之前曾要求提供这些信息。 没有它们、任何人都无法弄清这一点。
坦率地说、我们在您的实现中寻找问题、而不是在 IC 中。 我们已将数百万个此器件交付给全球数十种商业产品、它们的工作完全符合预期。 我们需要找出您的实施中会导致您描述的症状的独特之处。 这需要分析所请求的波形和其他信息。 此外、我建议验证您的负载是否为固定的10~20mA 负载。 如果您使用有源电路作为负载、则启动时可能会出现比平均值大得多的高电流瞬态情况。 如果无法验证这一点、我建议首先使用简单的1.5Kohm、1W 电阻器来调试该转换器。 这将消除未表征的有源电路中的任何未知负载摆幅。
请查看我以前的请求并尽可能多地提供这些请求、否则我的努力是徒劳的。

此致、
Ulrich

您好！

我用屏蔽式电感器替换了电感器、电路开始工作。 但输出电压不稳定。 当输入电压上升至130V 时、输出电压失真。 我可以附加屏幕截图吗？

谢谢

Leonid

Leonid、您好！

是的、请附加屏幕快照。  您可以单击滚动链接以启用文件附件和特殊文本格式。

我不确定您的情况、但在我的显示屏上有一个名为"插入代码、附加文件等..."的热链接 位于对话框的右下角。  单击该选项、键入框将重新格式化以显示多个可用的文本功能。  功能底行的中间是一个“回形针”图标，它允许您将外部文件附加到 您的帖子中。   

如我之前的回复中所述、请提供尽可能多的信息、例如输入和输出测试条件、"大画面"屏幕截图以及逐周期详细屏幕截图、以便我们能够很好地了解问题行为。  此外、请确保分辨率足够高、以便读取范围设置编号。  模糊的屏幕截图很难处理、需要后续澄清。

谢谢、
Ulrich

您好！

在第一张图片中、我们可以看到70 - 130V 输入电压下的输出电压行为。  输出电压接近我需要的值- 15伏、但有时会将过压峰值短至25V。

遗憾的是、我无法在一条消息中附加多个图像、因此我将发送第二个图像和另一条消息

当输入电压达到130V 时、会发生这种情况

变化 突然发生。

我希望这能提供一些信息来思考。
此外、我订购了评估板

谢谢、

Leonid

Leonid、您好！

感谢您发布这两个屏幕截图。 它们是一个良好的开端。 时间刻度显示20ns/div。
因此、我对峰值电压的第一印象是、它们是在开关事件期间由示波器探针感应的噪声。
我认为可以忽略此类开关噪声脉冲。 我建议将时间扫描调整得更长(100us/div、1ms/div、10ms/div 等)、以查看从启动到稳态的整个过程中的平均输出电压行为。 这些峰值将是叠加在平均 Vout 上的开关噪声。 您可以使用带宽限制和/或较低采样分辨率(例如20ns/采样或更低)对其进行滤波。
使用 Tip & Barrel 探测技术(参考： training.ti.com/engineer-it-how-test-power-supplies-measuring-noise 和 Barrel 探测&tisearch=Search-EN-Everything)可以避免这些问题
如果通过这种方法探测后高峰值仍然存在、那么我们必须更关注地解决它们。

这并不解释当输入电压大于130Vdc 时、输出电压下降到~8V 的原因。
一种可能性是、随着 Vin 增大、通过输出电感的 di/dt 也会增大。 可能在~130V 时、di/dt 会变得足够快、足以将噪声耦合到 FB 引脚中、这可能会中断反馈信号。 如果上升 di/dt 在 FB 信号上引起一个上升 dv/dt、它将很快超过1V 阈值并削减占空比。 这可能是输出电压下降的原因。

请从启动到稳态、在许多毫秒内拍摄 Vout 的一些屏幕截图。
务必列出每次捕获时的测试条件(Vin、Iout 等)。
如果有噪声从电感器耦合到 FB 网络、则可能是布局问题。
您是否还可以附上原型板照片以展示元件放置和互连、请参见？

您应该能够在每个帖子中附加多个文件。 只需继续为每个文件使用回形针图标。 我认为您不能一次附加一组文件。 我认为每个文件都必须单独附加。

此致、
Ulrich

Leonid、您好！

您是否能够进行更多测量、或者您是否解决了调节问题？
如果没有、如果您能够提供我一直请求的数据和波形、我将能够更好地为您提供帮助。
否则、这可能会构成大量猜测、而没有指导的依据。

此致、
Ulrich

您好！

正如您看到的、在评估板上进行的测量显示出类似的电压行为。

您好！

也就是说、您认为这样的电压我可以安全地连接到逻辑电路吗？

谢谢

Leonid