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[参考译文] UCC28740:Ucc28740每2ms 停止一次

Guru**** 1540770 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28740, TL431, UCC28720, UCC28600, LM5023
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/848679/ucc28740-ucc28740-stops-every-2ms

器件型号:UCC28740
主题中讨论的其他器件: TL431UCC28720UCC28600LM5023

您好!

 基于 UCC28740 5V/3A 的交流/直流转换器出现问题

我的 VS 低于4V,CS 约为800mV,开关频率(1A)约为30kHz

 我观察到、每2ms MOSFET 停止工作。 因此,它在30kHz 时的开关频率为2ms (大约) ,然后2ms 完全停止,然后再次开始。 由于这种行为,我们会产生噪音。

 什么可以解释这种行为?

e2e.ti.com/.../Vs.pdf

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    e2e.ti.com/.../Cs.pdf

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    US MOSFET Switchinge2e.ti.com/.../us-Mosfet-switching.pdf

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    e2e.ti.com/.../Ms-Mosfet-Switching.pdfMsMOSFET 开关

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    您好、User5327551、

    感谢您关注 UCC28740反激式控制器。  

    遗憾的是、文件中没有足够的信息来直接诊断问题、但我可以根据间接信息进行猜测。  由于重新启动之间存在~2ms、并且 HV 引脚为 VDD 电容提供~250uA、并且必须在2ms 内从~8V 上升到~21V、因此我估计 VDD 上的电容约为38nF。    

    当输出电容尝试充电至反射的辅助绕组电压可使 VDD 保持在8V 以上时、该电容可能过低、无法保持 VDD。   

    您是否开始进入满负载状态?  您能否尝试从较低的负载开始查看它是否保持运行?  如果是这样、那么您很可能需要增加 CVDD、以便在负载处于高电平时、VDD 在启动间隔期间不会下降那么远。  

    此致、

    Ulrich

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    我认为我发现了问题。

     假设 Vdd 至少需要2.65mA 的运行电流 、 而启动电流仅需要0.1mA、是否安全? (更安全的情况是始终具有5mA 电流)

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    您好、User5327551、

    是的、您的假设基本正确。  但是、启动期间 VDD 负载仅为~18uA、并且 IC 启动后的最大运行需求可能高达2.65mA、但这不包括 MOSFET 栅极充电电流。  添加到控制器运行电流中的是最大栅极电荷 Qg 乘以最大开关频率 Fsw。  

    例如、如果 Qg = 20nC 且 fsw (max)= 80kHz、则 I_GATE (avg)= 20nC*80kHz = 1.6mA。  因此 VDD 上的总负载= 2.65 + 1.6 = 4.25mA。  
    一个能够持续提供至少5mA 电流的辅助绕组肯定会起作用。   

    此致、
    Ulrich

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    我检查过、VDD 上的电流实际上为100mA、所以这不是问题... 你还建议什么?

    Vdd 在12V 时是否可能过低?

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    您好、User5327551、

    如 UCC28740数据表中所示、UVLO 关断阈值为7.75V (典型值)、因此12V 对于 VDD 来说不是太低。  这是相当合理的。  

    由于 VDD 似乎不是问题所在、因此必须在运行约2ms 后检测到一些故障条件、这会导致控制器关闭开关并进行回收。   它可能是输出过压或过载情况或其他情况。 请查看数据表、了解控制器可以检测和处理的故障类型。

    我建议按照此调试指南确定问题: http://www.ti.com/lit/an/slua783/slua783.pdf 。  虽然它是针对 PSR 控制器编写的、UCC28740是一个 SSR 控制器、但许多启动问题和故障条件是相同的、因此本调试指南对于 UCC28740仍然很有用。  它将帮助您了解导致2ms 后关断的原因。  

    此致、
    Ulrich

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    我们的 CS、CS 和 MOSFET SW 外观都很好。

    我们尝试在 Vdd 上添加100uF、并观察到启动需要6s (比以前长得多)

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    您好、User5327551、

    向 VDD 添加100uF 会导致启动时间显著增加、这是可以理解的。  这种巨大的价值可能只用于测试、而不是用于永久更改。  我之前曾怀疑开关间隔之间的2ms 时序可能是由于 VDD 循环所致、在根据这种怀疑计算可能的电容后、我建议增大该值。   自此之后、您指示 VDD 为~12V、我们得出结论认为 VDD 不是问题。  即使使用100uF 也会遇到问题、这证实了这一点、因此我建议恢复为您的原始值。  如果您可以发布 UCC28740转换器的原理图、诊断问题将会大有帮助。  也请包括变压器电感和匝数比。  

    请发布 VS、CS 和 MOSFET VSW 的波形、仅显示一个或两个周期。  您之前的波形扫描速度过慢、无法识别这些信号的任何细节。  请在 VS 上使用低电容探针。 正常探针(电容为10~15pF)会使 VS 信号失真过多并影响调节。

    此外、请包括1ms/div 时 CS 和 VOUT 的屏幕截图。  

    对此,

    Ulrich   

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    好的、但是通过在 VDD 中使用100uF、我能够计算 RC 时间常数来为它充电...我到达时大约为40.000欧姆(在6s 内为电容器充电)、 并且 R 表示电源轨上只有大约0.5mA。

     我是否正确 地计算出这样的值?

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    您好、User5327551、

    启动时、VDD 电容器由 HV 引脚上的 JFET 提供的电流充电、该电流通常连接到大容量轨。  该电流相对恒定(不是指数)、因此可以通过 I/c = dv/dt 来计算时序。  通过 HV 的典型充电电流为250uA。  250uA/100uF = 2.5V/s  为您提供0.4s/V 的反相并从0V 变为21V 的启动阈值会为您提供0.4s/V x 21V = 8.4s。  您的6s 启动时间比这快(假设 VDD 从0V 开始)、因此它表明 HV 电流略高于典型的250uA (即大约350uA)。   

    此致、
    Ulrich

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    你(们)好,Ulrich

     之前我们使用22uF 作为 Vdd 电容,我们明天将尝试更改为10uF (根据 TI 的数据表)。 您是否认为 Vdd 上的电容越大、这些问题就会得到解释?

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    尊敬的用户5327551:

    不、我认为导致关断-重启周期的问题不涉及 VDD。  我建议从现在开始将其保持在22 μ F、我们将专注于其他可能性。  更改为10uF 只需在此时不必要的混合中添加另一个变量。  在所有其他功能正常工作后、可以稍后优化 VDD 电容。  

    在这里、我需要查看您的原理图、以便查找我们可以调查和调试的潜在问题源。  我期待您能尽快看到其中一个(包括变压器详细信息)、否则进度可能会非常慢。   虽然我知道生成这些波形可能需要一些时间、但我也要求生成这些波形。  请提前发送原理图。  

    此致、
    Ulrich

     

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    大家好,这是 e2e.ti.com/.../SMPS-TI.pdf 原理图

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    变压器详细信息 e2e.ti.com/.../smps-transformer.pdf

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    你还需要其他东西吗?

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    您好、User5327551、

    很抱歉我的回复延迟了。  感谢您提供原理图和变压器规格。 从这些内容中、我要介绍一些内容。

    1. 根据匝数比和输入电压范围、在高压线路的高端运行将超过输出二极管 D7的反向电压额定值。 我建议将二极管替换为额定值更高的肖特基二极管、或增大 P:S 匝数比以降低反射电压。  在更改 D7情况之前、您仍然可以在较低的输入电压下进行调试。

    2. 我对原理图指示器和您对输出电压的原始评论感到困惑。   在您首次发布此主题帖时、您表示5V/3A。 原理图文本指示6V、3A。 TL431 REF-分频器的计算值为5.84V。 请阐明实际输出电压的预期值。

    3. 9:1的 NPS 比率反映了初级侧的电压约为56V、但您有一个700V MOSFET、其 VDS 额定值未得到充分利用。 8/5的 NAS 比率为您提供大约10V 的稳态 VDD、该值相对接近8V 关断阈值。   我建议重新设计变压器、以更好地利用最大可用占空比并增加 VDD UVLO 的裕度。 我建议使用 UCC28740设计计算器工具(www.ti.com/.../sluc487 )获取所有功率级和控制参数的最佳值。 如果无法更改变压器设计、请将用于计算器的实际值插入计算器、以获取后续组件值。

    4. 除了超出规格的700V 额定值外,MOSFET 的额定电流为6A,对于必须处理的电流来说,这是超大的。 虽然它可能具有非常低的导通电阻、但因此具有非常高的输出电容、这会增加关断延迟并导致峰值初级电流高于预期。 这反过来会导致开关频率低于预期。 具有较低输出电容的较小 FET 将恢复对峰值电流的更好控制。

    5. 在给定的匝数比下、R7下的68K 允许在大约62Vrms 下启动。 这是目的吗?

    6. 在给定的匝数比和 R7端的68K 下、R8端的36.5K 将输出 OVP 电平设置为~8.2V。 这是目的吗?

    7. 我推荐

      1. 从 FB 至 GND 删除 C26、并在光耦输出端删除 C6;

      2. 将 R6从50R 更改为0r、使 C4的充电速度每周期更快;

      3. 取消主缓冲器 R41和 C25。 Q2不需要这些;

      4. 取消装配 R51和 C74。 TL431不需要“软启动”;

      5. 将 R40从2K 更改为1K、以使 TL431的偏置更好;

    8. 放置在较小 C39和较大 C40之间的电感器 L7可能会导致明显的低频欠阻尼振铃。 这可能是您在 VDD 上看到12V 电压的原因、此时该比率表明应该只有10V 电压。 我建议在调试期间短接 L7、直到所有其他测试完成。 如果仍然需要减少纹波、我建议将 C39更改为3300uF、并将 C40更改为820uF。 低阻抗电容应首先位于输出二极管后面。

    9. 我不‘M R4和 R5是否是您设计的正确值、但计算器工具应为您提供正确的目标。

    10. 我建议取消选择 R12 (在次级缓冲器中)、以消除缓冲器对导通电流尖峰的影响。 稍后、如果 D7的大小从20A 等级下调、您可以将 C12优化为执行作业所需的最低值。

    请根据这些建议做些什么、看看系统行为是否在整个线路和负载范围内以稳定的稳态运行得到改善。  之后、您可以集中精力减少纹波和滤波噪声、并尽可能减少任何必要的缓冲器。

    此致、

    Ulrich

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    尊敬的 Ulrich

     移除 C26可确保 MOSFET 正常运行(即不再每2ms 停止一次)

    我们仍然有1.5Khz 噪声凸点(200uV 如此之低)。。。。有什么原因?

      在任何情况下,我们都将微调 FB CS。

     我们最终只能获得高达2.5A (89Khz 开关频率)的电流。 在2A 时,我们在 arounf 75Khz 处切换。 您是否认为我们无法达到3A,因为 SW 太高?

    谢谢。 很好的帮助。

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    您好、User5327551、

    我很高兴2毫秒的断续模式已经解决。  请不要忘记回顾 我上次答复中的所有其他建议和评论。  

    我不确定1.5kHz 噪声的"凸点"是什么... 我假设您是指"碰撞"、但即便如此、我也不知道您的意思是什么、它  是什么信号、或者在什么条件下发生。  200uV 对于任何信号来说都是相当低的。  这是问题吗?

    为了可靠地获得3A 输出、转换器实际上应该被设计成比额定电流多大约5~10%的电流。  由于最大频率为100kHz、且电流为2.5A 时已达到89kHz、因此我相信 、使用现有的 R4和 R5值、您将无法实现3A。   正如我在前一个答复中提到的、我建议您使用您现在拥有的变压器参数填写 UCC28740设计计算器工具、以确定 您指定的最大开关频率下的电流感应电阻器(R4||R5)的正确值。   此工具还将帮助您确定其他组件值、以减少试错调试的数量。  

    此致、

    Ulrich

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    您好,

     我们解决了3A 问题(通过确保开关频率在最大负载下低于70Khz)

    现在我还有一个问题...如您所见,我们在6kHz 时有一个尖峰和谐波(在30-40kHz 时开关为1A 和2A)。

     有什么想法会导致它?

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    只是一个更新,当在 MOSFET 的栅极中使用10R 时,我们看到6kHz 的噪声和谐波减少了(6dB)

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    尊敬的用户5327551:

    我不确定、但我认为6kHz 及其谐波是 UCC28740的内置频率抖动特性导致的次谐波。  这种抖动 (向开关频率添加一些展频)在重复的6脉冲周期中运行。  在此抖动周期内、一次侧峰值电流 (IPP) 电平略有变化、并且每个开关周期也相应地发生变化、从而在6个周期内保持每个周期的能量输送均匀。    数据表中未明确讨论此功能、但第1页中列出了此功能、第6页的注释(1)中也提到了此功能。  

    如果您的转换器以40kHz (标称值)运行、6脉冲抖动 将导致抖动模式重复6.67kHz。  然后、它将在13.3kHz、20kHz 等频率下具有自己的谐波   我相信这就是您通过 FFT 扫描检测到的内容。  我希望这种 谐波模式 将 跟踪不同负载电平下的标称频率。  我不确定10R 栅极电阻器为什么会降低峰值幅度。   

    注意:在较低的负载水平下、抖动功能会关闭。  (在该状态下 、开关频率和 IPP 在恒定的线路和负载下保持恒定。)   关断 发生在   数据表第16页上控制律曲线的下 FM/AM 区域边界附近的某处。  该特性中存在一些迟滞、因此在关闭抖动后、它将保持关闭状态、直到负载在 AM 区域中增加到稍高的程度。  我不知道抖动停止或恢复的确切点。  

    此致、
    Ulrich

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    有办法解决这个问题吗? 它会产生比解决(EMI)更多的问题。

     如果我在28Khz...it 周围移动 SW 频率,将如何禁用 ?

    将此噪声移出音频频带的任何其他方法(20Khz)

     在3A 和54Khz 时、开关噪声变为8.2Khz。 谐波。

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    您好、User53275551、

    频率抖动特性不可调。  理论上、可以将转换器设计 为在 低于28kHz 的频率下以3A 输出运行以禁用抖动、但这会严重降低变压器尺寸和 整体效率、我认为这会导致电流限制远高于3A。  我认为这也会导致更高的最小负载要求、以避免在空载时出现 OVP (由于170Hz 的最小开关频率)。
    我不建议采取这种行动。

    您的 FFT 图以 dBV 为单位进行标记、并且峰值信号都远小于1mV (-60dBV)。  测量的电压是多少?  这是在 输出还是输入端测量的?共模还是差分?   

    造成了什么问题?  您实际上是否在这些谐波频率下听到可闻噪声?  如果是、它来自哪个(哪些)组件? 根据产生噪声的原因、可能有不同的方法来解决该问题。

    此致、
    Ulrich

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    你(们)好

    我们能够以26KHz (稳定,无抖动)提供0.8A 的开关负载 。 系统上的噪声在大约5uV 时非常好

     请注意,我们将此 PSU 设计为超低噪声 PSU,噪音对我们和我们的客户非常重要。

     一旦我们加载1A,开关频率就会在26-32kHz 之间,当然,噪声也会回来。

    我们可以做些什么来将抖动保持在至少1.5A 的水平? VS、CS 甚至 FB (可能使用不同的 CTR 光电耦合器反馈)电平的任何变化 都会允许它吗? 我们可以承受高于1.5A 的抖动

     最后、我们想我们可以转向 IC 28720、它似乎没有频率抖动、几乎是引脚对引脚(没有 FB)

     在过去几个月中、我们一直在寻找答案、这对我们非常有帮助。 我会在你回答后关闭这个主题,我的许多,很多,thx!!

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    尊敬的用户5327551:

    UCC28720控制器是可行的、因为它不具有抖动功能、但是它与初级侧调节(PSR)配合使用、后者使用辅助绕组上的反射输出电压进行调节。  因此、它将不具有如此精确的输出调节。  更像来自 SSR 方案的+/-5%而不是+/-1%。  此外、如果 这是一个问题、它被设计成驱动一个 BJT、而不是一个 MOSFET。

    继续使用 UCC28740需要将1.5A 负载点移至 AM 频率(32kHz)以下、以保持抖动关闭。  恒定电流调节(基本上是电流限制)仅在 FM 区域的上部工作。  由于控制律在 AM 区域中具有4:1 IPP 范围、因此输出功率以 IPP 平方或16倍以上的形式进行。  对于固定电压、在 Iout 达到16 x 1.5A = 24A 之前、您不会得到 CC 限制!  它不会真正达到这么高的水平、因为动力总成的其余部分无法支持该总功率、但也不想知道一切都在哪里崩溃。  它将随线路电压的变化而变化。

    我认为在低于此抖动点的情况下工作是不可行的。  如果您还没有后置 L-C 滤波器、我是否可以建议尝试衰减谐波?  如果您确实有一个  、则可以对其进行修改以衰减更多。  

    其他选项包括 UCC28600反激式控制器或 LM5023。  但也没有内置的 HV 启动。  如果能够制造出真正强大的商业案例、TI 可以在 不抖动的情况下开发定制版本的-740。  恐怕 我没有其他想法、但我会在内部询问是否有其他选择。

    此致、
    Ulrich  

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    大家好, 我更喜欢使用 Ucc28740

      您知道我应该与谁讨论 IC 的定制版本吗? 我知道数量必须很高,但是数量是多高。

     我正在附加我当前在1A (而不是0.9A)白输出抖动上所取得的成绩。 请注意、这是..world 中最安静的 SMPS。

      好的,如果有人知道解决方案,请让我联系我,以获得定制解决方案。

      我要再次强调的是、我很少见到如此出色的支持。 Thx 您 Ulrich。

     

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    你好

     是否有任何解决方案?

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    您好、User5327551、

    由于我们正在通过私人电子邮件对此进行进一步探讨、并且先前已解决了原始问题、因此我将关闭此主题。

    对此,
    Ulrich