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[参考译文] UCC25600:波形、死区时间、

Guru**** 2387830 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC25600
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/865173/ucc25600-waveform-dead-time

器件型号:UCC25600

你好。

我将使用 UCC25600测试2kW LLC 转换器。 在输出电压范围为43V 至56V 的可变测试期间、会出现以下波形。

在54V 工作电压下、它被设计成在大约1A 时进入突发模式。

以下波形在43V/12A 附近生成。

   

 波形是否是 LLC 谐振电路的问题?

还是死区时间或反馈电路有问题?

请查看。

此致。

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    Kwnag、您好!

    感谢您关注 UCC25600 LLC 控制器。

    从您的简短描述中、所见症状 可能是由多个问题引起的。
    我不认为这是由错误的死区时间设置引起的、因为这应该具有对称的振铃外观。

    您认为问题波形出现在特定负载水平上的说法意味着存在其他负载、而没有问题。  但是、我们需要更多有关在更高负载或更低负载下是否存在问题的信息。  

    但是、根据第二个波形、我想问题在更高的负载下会变得更糟。  由于第2个波形在两个边沿后显示漏极电压环回的迹象、而第1个波形在一个边沿显示一个完整的环回周期、这让我认为问题可能来自输出二极管的反向恢复变化。  随着负载上升、二极管变得更热。  当它们变热时、反向电流会变大、而随着电流变大、 它可能会使初级电压振铃回零。

    请检查初级或次级绕组中的电流是否存在过度反向恢复的迹象。  如果是、您将需要 选择更快的二极管以>200kHz 的频率运行。   

    否则、如果输出绕组是中心抽头绕组结构、则其泄漏电感可能存在很大的不对称性。  这也可能导致这样的波形、但 我希望它在宽负载范围内出现。  另一种可能是初级开关的栅极驱动不对称、但第二个波形似乎不支持这一想法。   如果出现负载增加的症状、我认为这是热问题、可能是二极管恢复问题。

    请检查这些。

    此致、

    Ulrich

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    您好、Ulrich。

    感谢您的评论。

    目前、次级侧由同步整流 MOSFET 驱动。

    当输出负载较小时会发生这种现象。

    下面的第一个波形是在43V/12A 输出电压下测得的、第二个波形是当时的输出纹波。

    第三个是在43V/7A 下测量的、第四个是当时的输出纹波波。

    最后一个是在43V/5A 输出纹波波下测量的。

      

    (1) 43V/12A

    (2) 43V/12A 纹波

       

    (3) 43V/7A

    (4) 43V/7A 纹波

    (5) 43V/5A 纹波。

    我是否认为输出负载7A 或更低时的输出纹波与突发模式有关?

    请查看

    此致。

    李光云

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    您好,Kwang,

    感谢您提供更多信息和波形。

    在 UCC25600中、当开关频率超过350kHz 时会触发突发模式。 当图(4)中出现高输出纹波电压迹象时、图(3)中的波形为250kHz。 这表明这 不是突发模式问题、而是其他一些不稳定或重复偏差。

    图(5)中巨大的~14Hz 纹波看起来像是 LLC 控制器在打开和关闭、而不仅仅是振荡或突发。 我认为这表示存在偏置电源问题、或与输出负载变得更轻类似的问题。

    请在这些条件和良好条件下检查 UCC25600的 VCC 和栅极驱动波形。   还要将 GD1和 GD2电压与高 MOSFET 和低 MOSFET 的 Vgs 电压进行比较。 (您将需要一个隔离式差分探针来进行高侧 Vgs 测量。) 您是否在控制器和 MOSFET 之间使用栅极驱动变压器或一些高侧栅极驱动器 IC?

    还要检查 SR MOSFET 的 VCC (或 VDD)电压和栅极驱动、以确保它们正常运行。 SR FET 的导通时间不应太晚、也不应过早关闭或双脉冲。

    确保所有 IC (初级侧和次级侧)的偏置电压都保持在各自的欠压锁定(UVLO)阈值以上、以便不会关断。   确保次级侧稳压器(驱动反馈光耦合器)接收其 保持运行所需的最小偏置电流或电压。

    此致、
    Ulrich

      

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    您好,Kwang,

    我几天没有收到你关于这个问题的表格。  您是否解决了该问题?

    如果是、我想关闭这个线程。 如果您有更多有关我建议您检查的电子邮件的信息、或者您需要更多帮助、请告诉我。

    此致、
    Ulrich

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    您好、Ulrich。

    很抱歉耽误你的回答。

    我出差了。 实验正在进行中。 我很好奇地使用栅极驱动变压器、VCC 正常供电

    而不会出现任何问题。 我将很快与您联系、以准备测量的波形。

    此致。

    光云

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    你好。

    目前,以下问题仍然存在。

    输出电压为46V。

    负载电流为13A。

    负载电流为11A

    负载电流为9A。

    负载电流介于9~14A 和4~5A 之间、并且在负载条件下出现正常波形。

    在该部分中没有栅极波形缺失的情况。

    上面的波形是46Vo/5A 时初级低侧 MOSFET 的 VDS 和 Vgs 波形。

    我想知道为什么会出现 VDS 现象。

    这是否会导致上述输出纹波?

    此致。

    光云。

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    您好、Kwang、

     您能否帮助测量谐振回路电流以及这些波形?

     在我看来、死区时间过长、MOSFET 在谐振回路电流耗尽后导通。 在一侧、电压振铃很多、而在另一侧、电压振铃不会那么多。

      当负载较重时、您将获得更多能量来帮助实现 ZVS 、而较长的死区时间不是一个大问题。 在轻负载时、它会变得很有问题。

     您能否尝试相应地调整死区时间并查看问题是否得到解决?

     谢谢。

    必应

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    你好

    波形的测量如下。

    46V/9A。

    如前所述、我试图改变死区时间、但这种现象 的出现位置略低于

    并且随着频率的增加、它变得不稳定。

    死区时间电阻器最初为 20K、低至10K。

    如果上述波形仍然存在、转换器是否存在问题?

    现在最大的问题是、在特定负载下、频率不是固定的并且不断变化。

    我认为结果与之前附加的输出纹波现象相同。

    根据46V 的输出电压、这种现象在负载电流为4~5A 和8~13A 时发生。

    在该部分中、即使负载电流是固定的、频率也会增加和降低。

    在该范围之外、频率是固定的、具体取决于负载。

    如果输出电压较高、则不会出现问题、但如果输出电压变为低电平、则会出现问题。

    在43V 输出电压下、从最小负载到满载的频率变化范围为120kHz 至310kHz。

    54V 时、它在90kHz 至126kHz 之间波动。

    上述问题似乎在250kHz 左右发生。

    请告诉我您的意见。

    此致

    光。

     

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    您好、Kwang、

     如果无法进一步缩短死区时间、则选项非常有限。

     根据您的波形、您没有足够的能量来实现 ZVS。 正如您所描述的、这在轻负载时发生。 轻负载时、开关频率更高、您在磁化电感器中存储的能量更少、从而实现 ZVS。

     此外、当输出电压较高时、开关频率较低、您将获得更多能量。

     当输出电压较低时、开关频率较高、能量更少。

     您是否可以通过对变压器磁芯进行更多的电流调节来降低磁化电感器?

      我们将需要设计的全部细节来帮助指导磁化电感器的选择。

     您也可以参阅此白皮书。

     必应

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    您好、Bing。

    感谢您的关注。

    测试是在 Lm 值较低的情况下执行的、但效果不是很好。

    我从75uH 变为65uH、但这一现象被重现、死区时间也发生了变化并进行了测试。

    我最好奇的是、输出功率为2kw 时、输出电压是否可以在43V 至56V 之间变化。

    变压器匝数比为中心抽头10:3。 LR=15uH、Lm=75uH、Cr =300nF。 DEAD_TIME:20kohm、Rt1:510 ohm、RT2:4.3kohm

    在测量频率的同时考虑不稳定的波形、可获得以下结果。

    43Vo_3A ;314kHz

    43Vo_37A:118kHz

    54Vo_3A:126kHz

    54Vo_37A:92kHz

    56Vo_37A:83kHz。

    上述结果表明、它处于 UCC25600频率范围内。

    在该状态下、Lm 降至65uH、LR=18uH 增大、死区时间降至10kohm、

    在43V/10A 时已获得330kHz 的频率。

    在该状态下 、我将其升高到56V、在80kHz 频段中 Wasl 频率不会降低、并且波形振动

    变得非常大、因此无法施加负载电流。

    是否有办法根据每个输出电压的负载变化减小频率范围?

    让我再问一个问题。

    据说 、在低电压和低负载电流下不会发生 ZVS。

    在这种状态下长时间运行是否危险? 或者、您是否认为这只是一种损耗、而不仅仅是一种 ZVS 运行条件?

    此致

    光。

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    您好、Kwang、

     您的开关频率测量是合理的。 您可以清楚地看到由输出电压和负载引起的频率变化。

     您无法看到改进的原因是磁化电感器变化不够。 您的电感仅降低~10%、但仍然没有足够的能量。 您可以不断降低磁化电感、最终会得到软开关。

     遗憾的是、这是 LLC 转换器的特性、它在输入和输出电压固定时工作良好。 在输出电压变化超过20%的情况下、您需要一个支持宽输出电压范围的谐振回路设计。 否则、您将看到宽开关频率变化。

     可以通过多种方法来实现它。

    1.提高变压器匝数比。 现在、您是10:3、例如、您可以尝试更改为10:2、以便您的转换器需要在更低的谐振频率下运行、如果您绘制谐振增益曲线、您可以看到在谐振频率上下比较运算的斜率变化。

    2.更换谐振回路。 您需要不断减小磁化电感值或增大谐振电感值、这样就可以实现较低的 Ln (磁化电感与谐振电感之比)、这将改变增益曲线的斜率并减小频率范围。

    3.您可以通过将一个电容器与谐振电感器并联来引入另一个谐振器。 如果该谐振频率高于原始谐振频率、则会将增益曲线拉低并减小开关频率范围。 通常、它被称为5元件谐振、可在不同的论文中找到。 我建议在所有其他选项都不起作用之前不要这样做、因为我们还没有亲自尝试。 会议文件中只讨论了这一问题。

    请告诉我们这是否有意义。

    谢谢。

    必应

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    您好,Kwang,

    我只是与您联系、看看您是否已解决死区时间问题、或者它 是否仍处于打开状态。  Bing Lu 比我能提供的帮助要好得多、但他仍在外出度假、直到下星期一。  在他返回之前、您是否有机会尝试 他在2019年12月23日的最后一个回复帖子中提出的一项或多项建议?    

    请告诉我们您的进度。

    此致、
    Ulrich

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    您好!

    如前所述、增大谐振电感或减小磁化电感可略微改善波形。

    然而、在54V 的主输出电压下、总体效率下降。

    我目前正在努力使突发模式早一些、并将电感比提高到大约3。

    非常感谢你的帮助。

    此致、