[参考译文] UCC28780：有关 UCC28780的 Excel 设计计算器的问题

您好 Mohamed、

感谢您关注 UCC28780 ACF 控制器。

UCC28780的欠压和欠压电压电平通过系数0.83连接在一起。  换句话说、欠压关断电压阈值固定为欠压启动电压电平的83%。  通常、启动电压的目标值略低于输入范围的最小电平(在本例中、Vin (min)= 97Vrms)。  为了实现容差、我建议允许启动电压比正常范围低5%左右。  但是、您也可以选择高于最低输入电压的启动、但条件是产生的欠压电平不超过您的最低输入目标(97Vrms)。

对于97~165Vrms 交流输入：
将 C16设置为“AC”
单独保留 C17。  C17是计算结果、不应用作用户输入。 (这是工具中的错误。)
将 C18设置为“92”Vrms  (例如)
将 C19设置为“165”Vrms
将 C20设置为“165”

使用400Hz 交流输入时、您的大容量纹波电压将很小。  97Vrms 的峰值= 137Vpk。  与最小保持电压相比、根据 rms 纹波电流能力选择大容量电容值的可能性更大。  例如、我想您的瞬时 Vbulk_min 最终约为100Vdc。
将 C21设置为“100”(这是 Vdc，而不是 Vrms)
将 C22设置为“97”Vrms
将 C23设置为“400”Hz

最小开关频率(FSW)的选择首先取决于您是打算在功率级中使用基于 Si 的 MOSFET 还是基于 GaN 的 MOSFET。  GaN FET 具有明显更低的输出电容、开关速度比 Si 快得多、但目前更昂贵。  ACF 的性质是、FSW 在整个线路范围内将变化大约2：1、而在负载范围内可能会变化更多。  最低频率为低压线路满负载时、随着 Vin 上升和负载下降而上升。   GaN 的合理 Fsw 范围为400kHz 至700kHz 及更高、而 Si FET 的工作频率为200kHz 至400kHz。 甚至更低至150kHz、以实现极低的输入电压。  选择往往是一种经济选择。
将 C24设置为“200”kHz (例如，对于基于 Si 的设计)

选择匝数比后、一次侧匝数(NP)取决于与变压器设计相关的多个因素。  这超出了数据表和计算器工具的范围。  NP 取决于磁芯面积因子、磁芯损耗参数、允许的温升和工作频率选择。  这是一个非常迭代的过程、您可能需要稍微调整目标匝数比以适应整个匝数(小数比正常、无小数匝数)。  磁芯损耗和铜损耗的计算结果可能会影响目标开关频率的变化。  在这些频率下、请确保使用利茨导线。  与仅优化一个项目而牺牲多个其他项目相比、这可能是一个非常迭代的过程、可以在优化整体设计时折衷多个相反的注意事项。

此致、
Ulrich

您好 Mohamed、

  UCC28780数据表的第30和35页列出了两个故障保护功能表。  表2列出了控制器对系统级故障的反应、而表3列出了对引脚级故障的反应。  第7.4.10.6节提供 了有关输出 短路保护的详细信息。  检测到并关闭后、控制器将在大约1.5秒后自动尝试重新启动。  如果输出短路持续存在、它将继续循环检测、关断和1.5秒的等待周期、以保持应力水平下降。

我不理解"增加透明度时间"和"高电流通话"这两个短语、但这可能是翻译问题。  我想您可能指的是瞬态响应时间(通常应减少而不是增加)和高电流负载？  
在任何情况下、20mF 输出电容的主要问题是：
A. 启动期间对其充电的时间、和
B. 输出短路事件期间的峰值放电电流。

在几乎所有电源中启动期间、当输出电容器(无论大小)为0V 时、输出看起来是短路。  UCC28780具有 基于 Vcst (max)= 0.8V 的电流限制、该最大电流会施加到输出电容器上、以便为其充电至稳定电压。  该控制器允许160ms 在电流限制下运行、然后因 OPP 故障关闭。  在大多数 设计中、输出 电压的调节时间远远早于160ms、电流降至正常水平、因此可避免 OPP 关断。  

在您的情况 下、根据可用电流和启动期间施加的任何负载、额外的高输出电容可能需要比正常时间更长的时间进行充电。  例如、对于30V 额定输出电压为35W 的情况、您可能具有~45W 的 OPP 限制 、从而允许1.5A 的充电电流。  充电时间= 20mF*30V/1.5A = 400ms。  启动期间的任何负载都会使其花费更长的时间。 这超过了160ms OPP 故障窗口、因此 您的系统将无法以合理的 OPP 限制启动。   请重新考虑对如此大的输出电容的需求。  根据控制器故障时序、您需要将 Cout 降低到20mF 的10~20%、从而在假设 负载很小或没有 负载的情况下可靠启动。  

另一种方法 是使用较低的 Cout 进行设计、并在低 Cout 和20mF 之间包含一个有源电路、该电路会将20mF 的充电延迟到 Vout 稳压为止。  此外、它会将充电电流限制在低于额定 Iout (基本小于1A)的水平、并防止20mF 负载、直到它在600ms 后充满电为止。  

另一个问题是短路期间的峰值浪涌电流、它将流经连接器和输出接线 、仅受串联电阻和杂散电感的限制。  短路环路路径中的所有组件都必须能够承受峰值电流以及杂散电感可能导致的 L*di/dt 振铃产生的任何峰值电压。  任何尺寸的电容器都是如此、但20mF 时的峰值幅度当然比较小的电容器高得多。

此致、
Ulrich

您好 Mohamed、

感谢您解释"透明度时间"。  此参数 通常也称为"保持"时间或"穿越"时间。  

在任何情况下、我相信由于 公式误差、您的输出电容目标被大大低估。  您的公式假设 Cout 的总能量含量将降至0V、从而在200ms 内提供35W 输出功率。  但是、我将假定输出电压在断电期间必须保持相对稳定、并且只允许下降1或2伏、以保持您的负载加电。   以下公式适用：  
COUT = Vout1² Vout2²* P /(0.5*TOL*(Δ T -Δ T))。  因此、Cout >/=(200ms*35W)/(0.5*0.7*(30V²- 28V²))= 172mF。   如果您的保持稳压可能小于-2V、则电容大小可能会下降、但如果更严格、电容大小必须增加更多！

在任何情况下、在低电压下存储能量的效率极低且成本高昂。   由于 ACF 转换器前面至少有97Vrms 输入、因此最好在高得多的电压下存储能量、并允许 ACF 转换器"正常大小"并通过高压保持进行调节。

100V²我之前对100V 最小大容量电压的"猜测"(例如)并基于97Vrms 输入(137Vpk)、我们得到 Cbulk >/=(39W*200ms)/(0.5*0.7*(137V²-))= 2540uF。  (39W 自由地说明了 ACF 转换损耗；它可能比这更好。)  较低的最小电压将进一步减小此电容尺寸、但也需要 ACF 转换器在更宽的输入范围内运行。  不过、与使用大型低压输出电容器相比、采用此选项可能更小且更便宜。

这也可以消除启动 OPP 时序限制或特殊限流电路的问题。  无论如何、UCC28780会在 每次 OPP 故障关断后自动尝试重启。  每当超过160ms OPP 限制时、它将继续循环重启尝试、但如果功率在160ms 内降至限制以下、它将启动并保持通电状态。

此致、
Ulrich

您好 Ulrich、

这对我来说确实很重要，非常感谢您的回答！

祝你度过美好的一天！

此致、

穆罕默德

您好 Mohamed、

当然。。。

目前、我将关闭此线程。 如果您有相关问题、请随时重新打开或发布另一个查询。

BR、Rakesh