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[参考译文] UCC28950:设计具有 ZVS 的960W 相移全桥

Guru**** 2381030 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28950, UCC21521, UCC28951, PMP20657
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/850121/ucc28950-designing-960w-phase-shifted-full-bridge-with-zvs

器件型号:UCC28950
主题中讨论的其他器件: UCC21521UCC28951PMP20657

您好!

我在论文设计阶段使用 ucc28950开发具有 ZVS 的960W 相移全桥。 我参考应用手册 SLUA560C 来了解这一点。 PFC 前置稳压器位于该功率级之前。 输出为24 ~ 28Vdc、960W。 我想设计开关频率为140KHz 的电桥。

根据应用手册第26页提供的原理图、我正在寻求以下方面的帮助-

1.如何设计垫片电感器 L2和输出电感器 L1? 我想知道设计公式以及如何选择相同的磁芯尺寸等。

2.电流互感器 T1应使用哪种磁芯?

3.我想使用2个 UCC21521 (隔离式双栅极驱动器)来驱动桥式 MOSFET (我不是驱动变压器的大粉丝!)。 请告知此选择是否正常? 如果没有,您会推荐什么?

此致、

Sanjay

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    您好 Sanjay

    PSFB 是此功率级别和输入电压的理想选择。 我不确定为什么选择140kHz 作为开关频率、但从控制器的角度来看、这是可以的。 通常的 EMI 限值从150kHz 开始、因此如果您的目的是使开关基频小于150kHz、则应考虑一些因素。

    EMI 接收器带宽通常为9kHz、因此在140kHz 时会有一些响应、这将显示在图中。

    UCC28951的振荡器容差约为±8%、因此如果您设置标称140kHz 开关频率、则某些器件上的开关频率可能高达151kHz、忽略计时电阻器上的容差。

    总之、除非您有特定的理由选择140kHz、否则您可能最好以稍低的频率运行。

    垫片电感器和变压器电感/匝数比在 Excel 设计计算器中计算得出。 这是一个起点、您可能对定位或安装首选项(SMT 或 THP、到 PCB 的飞线等)有机械限制、我的建议是与磁性元件供应商讨论磁性元件。

    我的建议是从目录中购买电流互感器作为标准组件、而不是自己设计。

    UCC21521是 MOSFET 驱动器的理想选择。 它易于使用、具有稳健的隔离栅和低厚度。

    如有任何疑问、请随时与我联系。

    此致

    Colin

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    您好、Colin、

    非常感谢您的回答。 首先回答您的问题-我选择了140KHz、因为正如您正确地猜测的那样、我想将基频保持在150kHz 以下。 但是、我的磁性元件供应商也建议我使用200kHz、为了减少变压器的发热、因为200kHz 时的匝数可能会更小、而导线尺寸可能更大、以减少铜损耗。 我仍然不能决定使用哪一个。 你建议什么?

    在匀场电感器上:主变压器的漏电感是否可以被视为匀场电感器? 在这种情况下、我可以使用一个额外的垫片电感器。

    遗憾的是、我的磁性元件供应商不太熟悉此 PSFB 拓扑(他是 LLC 领域的专家)、因此我在这里寻求 TI 的指导。 我对这种拓扑也没有实际经验。

    此致、

    Sanjay

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    您好 Sanjay

    我建议您使用 UCC28951而不是 UCC28950。 UCC28951是一款替代器件、在 Dmax 和电流限制条件下同时运行时性能更佳。

    首先、简单的问题是:是的、您当然可以使用变压器的泄漏电感、如果泄漏电感足够大、您将能够消除垫片电感。 LLC 的一个特性是、它可以使用具有大泄漏电感的变压器来形成谐振电路的一部分。 PSFB 也相对不耐漏电感、我希望您的磁性元件制造商能够为您的应用设计一个具有良好控制漏电量的变压器。

    使用 UCC28951的大多数应用都以100kHz 的频率运行、尽管有些客户以200kHz 的频率运行、因此如果您决定使用200kHz、则不会对控制器产生任何问题。 实际上、我们至少有一个参考设计使用此部件、以300kHz 的频率运行(PMP20657)。

    更高的开关频率将允许您使用更小的变压器磁芯。 单位体积的磁芯损耗将增加、但会被较小的磁芯体积抵消。 由于接近损耗和皮肤效应而导致的铜损耗也会随着开关频率的增加而增加。 这些可以通过使用利兹线和其他技术来抵消。

    我建议、除非您需要将设计尺寸降至保持在100kHz 开关频率的水平。 当然、请注意、即使您设法显著减小磁芯尺寸、但您的整体产品尺寸可能不会大幅减小、因为开关 MOSFET、控制电路、散热等不会变得更小。

    如果您需要更多信息、请告诉我。

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    您好、Colin、

    感谢您的建议。 实际上、我已经订购了 UCC28950的样片。 让我先用它来触发第一个原型。 可能会在稍后的时候换用 UCC28951!

    开关频率的一个快速问题-当您说开关频率为100KHz 时,这意味着电桥中的 MOSFET 以50kHz 的频率进行开关,对吧?

    此外、我尝试使用 Excel 计算器。 我不确定在实际计算之前为什么会有"测量的漏电感"? 我的意思是,如何在变压器实际构建之前测量泄漏?  

    Excel 计算器无疑有助于确定电感器的电感值等电气参数、但我特别要寻找的是确定/选择正确的磁芯。

    此致、

    Sanjay

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    你好、Sanjay

    首先、当我说100kHz 开关频率时、我是指 MOSFET 电桥的开关频率、这是通过数据表(eq10和 eq11)中的公式计算得出的频率。 输出电感器的开关速率将为该值的两倍、即200kHz。

    术语"定期变压器一次侧漏电感"的使用有点误导。 您应该将预期的漏电感放在这里、或者输入所需的漏电感量、以便"计算的匀场电感"结果变为0。 一旦您的手中有一个物理变压器、您应该对其进行测量、以查看它是否符合设计值。 以下是一个文档的链接、其中提供了有关 ZVS 行为如何受到电感影响的更多详细信息。/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/196/6355.ZVS_5F00_SubSet.docx

    变压器的设计不是很重要、恐怕我不能为您提供太多帮助。 但是、您可能需要查看文档

    https://www.ti.com/seclit/ml/slup205/slup205.pdf

    以及 Lloyd Dixon 在 https://www.ti.com/seclit/ml/slup132/slup132.pdf 上提供的 TI 磁性设计手册

    (关于小数匝数的部分应谨慎处理、但在任何情况下都不需要小数匝数)

    如果您正在寻找一本文本手册、我建议 W.G.使用"电力电子的变压器和电感器:理论、设计和应用" Hurley、W.H. Wölfle:Wiley 出版 ISBN:978-1-119-95057-8

    此致
    Colin

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    尊敬的 Colin:

    感谢您的回复、并对我不在办公室时未立即回复表示歉意。

    我们已开始绘制项目的原理图、我希望您和您的团队对此进行审核。 但是,我不确定如何与您共享原理图? 由于我们的公司政策、我无法在论坛上分享。

    原理图可能会在本周末完成。 接下来、我还想与大家分享 PCB 布局、以便您发表专家意见。

    请告知您希望我如何共享这些文件? 如果您这样说、我更愿意通过电子邮件进行共享。 在这种情况下,请告知您的邮件 ID。

    谢谢、此致、

    Sanjay

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    您好 Sanjay

    我很高兴听到您正在取得进展。 是的、我很乐意查看您的原理图、请直接通过 colingillmor@ti.com 将其发送给我

    我也很乐意查看您的 PCB、您可以将其发送到同一地址-我可以读取各种本地文件(Altium、PADS 等)或 Gerber 文件。

    此致

    Colin

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    您好 Sanjay

    我将关闭该线程。 我们可以通过电子邮件继续此讨论-请在您准备好文件后将其发送到我之前给您的电子邮件地址。

    此致

    Colin