[参考译文] UCC28180：UCC28180故障问题

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/813321/ucc28180-ucc28180-failure-issue

器件型号：UCC28180

我们在实验室的生产中使用的 UCC28180上遇到了一个问题。 PF 值变得非常低、波形失真。

失真波形：

正常波形：

从栅极 PWM 输出波形中、我们可以看到失真波形位置的性能异常。您能给我们一些可能的故障原因。谢谢！

下面是 sch：

6 年多前

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2404165 points

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您好、user5010576、

捕获此波形时的测试条件是什么？设计规格符合您的要求？

您是否使用了 Excel 计算器？

如果是，您能否附上结果？

此致

John

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2404165 points

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测试条件为：正常运行，功率约为3kW。负载是 BLDC 电机。

我确实使用了计算器。请按以下方式进行检查：

输入：

来自交流线路的最小输入电压：

VACIN_(最小值)

176.

Vrms

来自交流线路的最大输入电压：

VACIN_(最大值)

265

Vrms

最低线路频率：

fLINE_{(最小值)：}

47.

最大线路频率：

fLINE_{(最大值)：}

63.

最小整流交流线路电压：

VIN_PEAK_(最小值)

248.902

五

最大整流交流线路电压：

VIN_PEAK_(最大值)

374.767

五

输出：

PFC 级的最大输出功率：

输出电压_(最大值)

6000

输出电压(注意：必须大于 VIN_RECTIFIED_(max))：

输出电压

375

五

目标功率因数、VIN_(nom)、满载：

0.99

预测的效率：

0.9.

最高环境温度：

TAMB_(最大值)

°C

PFC 级的最大平均输出电流：

输出电流

16.000

所需开关频率：

Fsw_(目标)

22.

kHz

FREQ 上用于设置开关频率的建议电阻值、fsw：

RFREQ_(推荐)

105.000

kΩ μ A

使用的 RFREQ 实际值：

RFREQ =

100

kΩ μ A

产生的开关频率、Fsw：

fsw

22.640

kHz

线路电流：

从线路汲取的最大输入功率：

引脚(_最大值)

6666.667

最大 RMS 交流线路电流：

IIN_RMS_(最大值)

38.261

最大峰值交流线路电流、假设为正弦：

IIN_PEAK_(最大值)

54.110

最大平均交流线路电流、假设为正弦：

IIN_AVG_(最大值)

34.447

最小输入熔丝额定值：

IFUSE

57.392

桥式整流器：

桥式整流器正向电压、在 IIN_PEAK_(max)时：

Vf_bridge

五

桥式整流器热阻、结至外壳：

RqJC_(桥接)

2.2.

°C/W

外壳至散热器热阻：

RθCHS_{Ω(桥接器)}

0.61.

°C/W

桥式整流器最大结温：

TJ_(最大值)

125.

°C

桥式整流器最小平均电流额定值：

IBRIDGE_(额定)

51.671.

桥式整流器最小直流阻断电压额定值：

VDC_BLOCKING_(额定)

412.243.

五

桥式整流器功率耗散：

PBRIDGE

68.895

所需的散热器热阻抗：

RqHS_AMB_(桥接器)

-1.721

°C/W

输入电容：

电感器峰峰值电流纹波因数(即、20%为0.2、30%为0.3)。 50%占空比工作点时最小输入、最大负载、电感器电流的百分比、不建议大于0.4：

LI_RIPPLLE_factor_(目标)

0.3.

最大高频电压纹波因数(即：0.03表示3%、0.09表示9%)：

VCIN_RIPPLLE_factor

0.07.

允许的最大目标电感器电流纹波：

IRIPPLE_(目标)

16.233

最大电感器电压纹波：

VIN_RIPPLE

17.423.

五

建议的输入电容器值：

Cin_(推荐)

4.700

使用的输入电容器的实际值：

Cin

0.330

µF μ A

CIN 所需的最小电压额定值：

VCIN_(额定值)

412.243.

五

升压电感器设计：

最大占空比：

占空比(_最大值)

0.336

最大电感器峰值电流：

IL-_{峰值(最大值)}

62.226

建议的最小升压电感器值：

LBST_(推荐)

0.255.

使用的实际升压电感器值：

LBST_(实际)=

0.5.

实际最大电感器纹波电流：

IRIPPLE_(实际)

8.282.

实际最大电感器峰值电流：

IL-_{峰值(实际)}

58.251.

产生的电感器电流纹波系数：

LI_RIPPLE_factor_(实际)

0.153.

升压二极管：

在_{IL_PEAK (最大值)}、125°C 时的正向压降：

变频

五

反向恢复电荷：

QRR

常闭

升压二极管最高结温：

TJ_(最大值)

125.

°C

升压二极管热阻、结至外壳：

RqJC_(二极管)

1.5

°C/W

升压二极管热阻、外壳至散热器：

RqCHS_(二极管)

0.32.

°C/W

升压二极管导通损耗：

PDIODE_(COND)

16.000

反向恢复损耗：

PREVERSE

0.000

总升压二极管损耗：

PDIODE_(总计)

16.000

所需的散热器热阻抗：

RqHS_AMB_(二极管)

2.868

°C/W

所需的二极管阻断电压：

VBLOCKING

412.500

五

开关元件：

UCC28180的 VCC 偏置电压：

VCC

16.

五

栅源电压：

VGS

15.2

五

漏源 RMS 电流：

IDS_RMS

22.526.

TJ = 125°C 时的 FET 导通电阻：

Rdson

0.35.

VGS 下的 FET 栅极电荷_：

问题

常闭

FET 上升时间：

FET 下降时间：

4.5.

FET 输出电容：

输出电容

780

FET 最大结温：

TJ_(最大值)

125.

°C

FET 热阻、结至外壳：

RqJC_(FET)

0.61.

°C/W

FET 热阻、外壳至散热器：

RqCHS_(FET)

0.32.

°C/W

栅极驱动损耗(实际在栅极驱动电路中耗散)：

PGATE

0.030.

FET 导通损耗：

PCOND

177.595

FET 开关损耗：

PSW

3.424.

FET 损耗、总计：

PFET

181.019.

所需的散热器热阻抗：

RqHS_AMB_(FET)

-0.516

°C/W

电流感应电阻器：

RSENSE 的理想值、110%电感器 SOC 阈值：

RSENSE_(理想)

0.004.

RSENSE 的实际值：电流感测电阻：

RSENSE

0.003.

软过流阈值下的电感器电流：

IOVERCURRENT_SOC

86.333

RSENSE 中耗散的功率：

PRsense

4.392.

理论输出过流初始点：

IOUT_O流

24.435

最大 ISENSE 峰值电流限制阈值：

IPCM

146.000

25°C 时热敏电阻的电阻：

RTHERM

最大浪涌电流：

IINRUSH

74.953.

推荐的 ISENSE 系列电阻器：

RISENSE

220

推荐的 ISENSE 滤波电容器：

CISENSE

3900

输出电容：

所需的最小输出电压：

VOUT_HOLDUP_(最小值)

280

五

输出保持时间所需的线周期数 (典型值为一个线周期)：

nHold_up

最小输出电压保持时间：

tHold_up_(最小值)

21.277

建议的最小输出电容器值：

COUT_(推荐)

3900.000

µF μ A

实际输出电容值：

COUT

2790

µF μ A

输出电压峰间纹波：

VOUT_RIPPLEpp

9.710

五

很好！输出电压峰峰值纹波小于5% VOUT

两倍工频时的输出电容器纹波电流：

ICout_2fline

11.314

支撑臂

输出电容器高频纹波电流：

ICOUT_HF

16.455.

支撑臂

总输出电容器纹波电流：

ICOUT_RMS_(总计)

19.969

支撑臂

输出电压设定点：

顶部分压电阻的建议值：

RFB1_(推荐)

兆瓦

顶部分压电阻器的实际值：

RFB1_(实际)

1.32.

兆瓦

底部分压电阻器的建议值(E48系列)：

RFB2_(推荐)

17.800

底部分压电阻器的实际值：

RFB2_(实际)

实际标称输出电压：

输出电压

371.667

五

相对于 VREF 的最小输出电压_：

输出电压_(最小值)

366.463

五

相对于 VREF 的最大输出电压_：

输出电压_(最大值)

376.870

五

OVP 设定值：触发 OVP 的典型直流输出电压：

VOVP

405.117

五

UVD 设置点：触发 UVD 的典型直流输出电压：

VUVD

353.083

五

VSENSE 上滤波电容的建议值：

CVSENSE

560.000

分压器中耗散的功率：

PRfB1+RFB2

0.103.

在 RFB2下降、使最小输出电压>最大整流输入电压前、请勿继续

补偿：

环路将在选定的特定线电压下进行优化。对于宽输入范围、建议在最小和最大输入的平均值进行优化。对于具有特定标称线路电压的设计、请在该标称电压下进行优化。右侧显示了任何线路电压下或作为负载的函数的 VCOMP

针对优化环路设计的线路电压：

标称电压

220.5.

五

电流环路的开环传递函数：

电压环路变量的乘积：

M1M2

0.060.

V/ms

VINnom 上的 VCOMP 电压：

VCOMP

2.457.

五

内部电流环路增益系数 M1：

0.368

内部电压环路 PWM 斜坡 M2：

平方米

0.163.

V/ms

非线性增益电压环路可变 M3：

0.112

V/ms

建议的最大 ICOMP 电容器值：

CICOMPmax_(推荐)

0.015.

µF μ A

建议的最小 ICOMP 电容器值：

CICOMPmin_(推荐)

6800.000

用于 ICOMP 电容器的实际值：

CICOMP_(实际)

1000

产生的实际电流平均极点频率：

fIAVG_(实际)

7.949

kHz

电压环路的开环传递函数：

PWM 到功率级极点：

fPWM_PS_(极)

2.729

所需的电压环路交叉频率(FV < 20Hz)：

所需 FV 下的开环电压增益：

GVLdB (FV)

9.607

电压补偿电容器的建议值：

CVCOMP_(推荐)

10,000

µF μ A

用于 CVCOMP 电容器的实际值：

CVCOMP_(实际)

10.

电压补偿电阻的建议值：

RVCOMP_(推荐)

5.900

用于 RVCOMP 电阻器的实际值：

RVCOMP_(实际)

10.

电压补偿零点的结果值：

fZERO

1.592

所需的电压补偿极点(fPole < 50Hz)：

fPOLE

并联电压补偿电容器的建议值：

CVCOMP_P_(推荐)

1.000

µF μ A

并联电压补偿电容器的实际值：

CVCOMP_P_(实际)

输入：
来自交流线路的最小输入电压：	VACIN_(最小值)	176.	Vrms
来自交流线路的最大输入电压：	VACIN_(最大值)	265	Vrms
最低线路频率：	fLINE_{(最小值)：}	47.	Hz
最大线路频率：	fLINE_{(最大值)：}	63.	Hz
最小整流交流线路电压：	VIN_PEAK_(最小值)	248.902	五
最大整流交流线路电压：	VIN_PEAK_(最大值)	374.767	五


输出：
PFC 级的最大输出功率：	输出电压_(最大值)	6000	W
输出电压(注意：必须大于 VIN_RECTIFIED_(max))：	输出电压	375	五
目标功率因数、VIN_(nom)、满载：	PF	0.99
预测的效率：	h	0.9.
最高环境温度：	TAMB_(最大值)	50	°C
PFC 级的最大平均输出电流：	输出电流	16.000	A
所需开关频率：	Fsw_(目标)	22.	kHz
FREQ 上用于设置开关频率的建议电阻值、fsw：	RFREQ_(推荐)	105.000	kΩ μ A
使用的 RFREQ 实际值：	RFREQ =	100	kΩ μ A
产生的开关频率、Fsw：	fsw	22.640	kHz


线路电流：
从线路汲取的最大输入功率：	引脚(_最大值)	6666.667	W
最大 RMS 交流线路电流：	IIN_RMS_(最大值)	38.261	A
最大峰值交流线路电流、假设为正弦：	IIN_PEAK_(最大值)	54.110	A
最大平均交流线路电流、假设为正弦：	IIN_AVG_(最大值)	34.447	A
最小输入熔丝额定值：	IFUSE	57.392	A


桥式整流器：
桥式整流器正向电压、在 IIN_PEAK_(max)时：	Vf_bridge	1	五
桥式整流器热阻、结至外壳：	RqJC_(桥接)	2.2.	°C/W
外壳至散热器热阻：	RθCHS_{Ω(桥接器)}	0.61.	°C/W
桥式整流器最大结温：	TJ_(最大值)	125.	°C
桥式整流器最小平均电流额定值：	IBRIDGE_(额定)	51.671.	A
桥式整流器最小直流阻断电压额定值：	VDC_BLOCKING_(额定)	412.243.	五
桥式整流器功率耗散：	PBRIDGE	68.895	W
所需的散热器热阻抗：	RqHS_AMB_(桥接器)	-1.721	°C/W


输入电容：
电感器峰峰值电流纹波因数(即、20%为0.2、30%为0.3)。 50%占空比工作点时最小输入、最大负载、电感器电流的百分比、不建议大于0.4：	LI_RIPPLLE_factor_(目标)	0.3.
最大高频电压纹波因数(即：0.03表示3%、0.09表示9%)：	VCIN_RIPPLLE_factor	0.07.
允许的最大目标电感器电流纹波：	IRIPPLE_(目标)	16.233	A
最大电感器电压纹波：	VIN_RIPPLE	17.423.	五
建议的输入电容器值：	Cin_(推荐)	4.700	MF
使用的输入电容器的实际值：	Cin	0.330	µF μ A
CIN 所需的最小电压额定值：	VCIN_(额定值)	412.243.	五


升压电感器设计：
最大占空比：	占空比(_最大值)	0.336
最大电感器峰值电流：	IL-_{峰值(最大值)}	62.226	A
建议的最小升压电感器值：	LBST_(推荐)	0.255.	MH
使用的实际升压电感器值：	LBST_(实际)=	0.5.	MH
实际最大电感器纹波电流：	IRIPPLE_(实际)	8.282.	A
实际最大电感器峰值电流：	IL-_{峰值(实际)}	58.251.	A
产生的电感器电流纹波系数：	LI_RIPPLE_factor_(实际)	0.153.


升压二极管：
在_{IL_PEAK (最大值)}、125°C 时的正向压降：	变频	1	五
反向恢复电荷：	QRR	0	常闭
升压二极管最高结温：	TJ_(最大值)	125.	°C
升压二极管热阻、结至外壳：	RqJC_(二极管)	1.5	°C/W
升压二极管热阻、外壳至散热器：	RqCHS_(二极管)	0.32.	°C/W
升压二极管导通损耗：	PDIODE_(COND)	16.000	W
反向恢复损耗：	PREVERSE	0.000	W
总升压二极管损耗：	PDIODE_(总计)	16.000	W
所需的散热器热阻抗：	RqHS_AMB_(二极管)	2.868	°C/W
所需的二极管阻断电压：	VBLOCKING	412.500	五


开关元件：
UCC28180的 VCC 偏置电压：	VCC	16.	五
栅源电压：	VGS	15.2	五
漏源 RMS 电流：	IDS_RMS	22.526.	A
TJ = 125°C 时的 FET 导通电阻：	Rdson	0.35.	W
VGS 下的 FET 栅极电荷_：	问题	87	常闭
FET 上升时间：	TR	5.	ns
FET 下降时间：	Tf	4.5.	ns
FET 输出电容：	输出电容	780	PF
FET 最大结温：	TJ_(最大值)	125.	°C
FET 热阻、结至外壳：	RqJC_(FET)	0.61.	°C/W
FET 热阻、外壳至散热器：	RqCHS_(FET)	0.32.	°C/W
栅极驱动损耗(实际在栅极驱动电路中耗散)：	PGATE	0.030.	W
FET 导通损耗：	PCOND	177.595	W
FET 开关损耗：	PSW	3.424.	W
FET 损耗、总计：	PFET	181.019.	W
所需的散热器热阻抗：	RqHS_AMB_(FET)	-0.516	°C/W


电流感应电阻器：
RSENSE 的理想值、110%电感器 SOC 阈值：	RSENSE_(理想)	0.004.	W
RSENSE 的实际值：电流感测电阻：	RSENSE	0.003.	W
软过流阈值下的电感器电流：	IOVERCURRENT_SOC	86.333	A
RSENSE 中耗散的功率：	PRsense	4.392.	W
理论输出过流初始点：	IOUT_O流	24.435	A
最大 ISENSE 峰值电流限制阈值：	IPCM	146.000	A
25°C 时热敏电阻的电阻：	RTHERM	5.	W
最大浪涌电流：	IINRUSH	74.953.	A
推荐的 ISENSE 系列电阻器：	RISENSE	220	W
推荐的 ISENSE 滤波电容器：	CISENSE	3900	PF


输出电容：
所需的最小输出电压：	VOUT_HOLDUP_(最小值)	280	五
输出保持时间所需的线周期数 (典型值为一个线周期)：	nHold_up	1
最小输出电压保持时间：	tHold_up_(最小值)	21.277	ms
建议的最小输出电容器值：	COUT_(推荐)	3900.000	µF μ A
实际输出电容值：	COUT	2790	µF μ A
输出电压峰间纹波：	VOUT_RIPPLEpp	9.710	五
很好！输出电压峰峰值纹波小于5% VOUT
两倍工频时的输出电容器纹波电流：	ICout_2fline	11.314	支撑臂
输出电容器高频纹波电流：	ICOUT_HF	16.455.	支撑臂
总输出电容器纹波电流：	ICOUT_RMS_(总计)	19.969	支撑臂


输出电压设定点：
顶部分压电阻的建议值：	RFB1_(推荐)	1	兆瓦
顶部分压电阻器的实际值：	RFB1_(实际)	1.32.	兆瓦
底部分压电阻器的建议值(E48系列)：	RFB2_(推荐)	17.800	kW
底部分压电阻器的实际值：	RFB2_(实际)	18	kW
实际标称输出电压：	输出电压	371.667	五
相对于 VREF 的最小输出电压_：	输出电压_(最小值)	366.463	五
相对于 VREF 的最大输出电压_：	输出电压_(最大值)	376.870	五
OVP 设定值：触发 OVP 的典型直流输出电压：	VOVP	405.117	五
UVD 设置点：触发 UVD 的典型直流输出电压：	VUVD	353.083	五
VSENSE 上滤波电容的建议值：	CVSENSE	560.000	PF
分压器中耗散的功率：	PRfB1+RFB2	0.103.	W

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2404165 points

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请使用电阻负载测试您的电路。

您的 BLDC 负载可能是非线性的、从而导致输入端出现奇怪的波形。

所谓的"正常"和"失真"波形的测试条件是什么？

此致

John

电源管理（参考译文帖）

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[参考译文] UCC28180：UCC28180故障问题