[参考译文] UCC28180：PFC 线圈电流和电压失真

您好 Kalyanraj、

感谢您关注 TIDA-00443。 您能否确认您的输出电压设置？ 对于187Vac 输入、200V 输出可能过低(输入电压峰值为~260V、高于输出电压设置)。 升压拓扑无法降低其输入电压。

此致、
本·洛夫

你好、Ben Lough、
感谢您的回答。
输入交流 rms 电压为159V。 我移除了 MOSFET、因此这里没有升压操作。

谢谢
此致
Kalyan

您好 Kalyan、

您能帮我了解移除 MOSFET 的动机吗？ 如果没有 MOSFET 且没有升压操作、则不会进行功率因数校正。

此致、
本·洛夫

你好、Ben Lough、
我们已经在升压跟随器模式下进行了测试、但 PFC 无法正常工作。 我们观察到来自 PFC 控制器的不连续栅极脉冲。 我们假设这是由于正 Isense 和 Vsense 信号异常所致。 现在、我们将测试不带升压操作的 Isense 和 Vsense 信号。



此致
Kalyan

您好 Kaylan

对于任何大于200/sqrt2或141Vac 的交流线路电压、具有200V 输出的升压转换器无法实现功率因数校正、因为 Vout 必须始终大于 Vin。 将其称为130V、以提供一些裕度。

您能否在输入电压= 120Vrms 时测试 PFC 运行并让我知道发生了什么情况  

另一个建议是将 TIDA-00443单元恢复到其原始配置- Vout = 385V 左右、并确认其在该点的运行。

此致
Colin

您好、Colin、

感谢您对此感兴趣。

在此、我附上了我们在 PFC 运行期间捕获的波形。  

输出电压和输入电流

  

Vsense 和输入电流

来自 PFC 控制器的栅极脉冲

隔离和输入电流

谢谢

此致

Kalyan

您好 Kalyan

输入电压是多少？输出电压是多少？

您是否尝试使用其原始输出电压运行 TIDA00443？

产生电流尖峰的原因几乎肯定是、当 Vin > Vout 时、通过升压二极管有一条从输入到输出的直接导通路径。 升压控制器无法防止这种情况发生。

此致
Colin

您好、Colin、

我很快将在额定条件下发送波形。 我想知道、
正 Isense 波形的原因是什么？ (应始终为负)
2. Vsense 波形为何与输出直流电压波形不相同？ 出现该尖峰的原因是什么？


此致
Kalyan

你(们)好，Kalyan

您能否向我发送原理图、您能否确定用作测量接地基准的点。

CS 信号必须为负值、Vsense 波形应与 Vout 相同(由于分压器中电阻下端的电容器、因此需要进行一定程度的滤波)

此致
Colin

您好、Colin、

随函附上原理图供您参考。

此致  

Kalyan

您好、Colin、

现在、我在开环中测试了不带输出电容器 C4、C5、C18的电路。  我在这里连接了输出电压波形和 Vsense 信号。  输出是完整整流直流波形、但 Vsense 与输出电压波形不相同。  为什么在每半个周期之间降低峰值？ 。 我怀疑这可能是 Vsense 出现尖峰的原因。

不使用电容器时的输出电压

Vsense

此致

Kalyan

您好 Kaylan

您的原理图在我看来可以-它严格遵循 TIDA-00443原理图中的值。

使用这里的分压器(1MEG/13k)、当输出处于390V 稳压状态时、控制器应将 VDC_BUS 调节为390V、而 VSENSE 引脚应调节为5V。

我想不出 VSENSE 上的信号为什么不会严格遵循 VDC_BUS、当然也没有理由根据您的屏幕截图将替代峰值设置为高峰值和低峰值。

假设您使用 PGND 作为所有测量的接地基准点。

我知道您的原理图显示了连接到 UCC28180 GND 引脚的 PGND、VSENSE 分压器的底部和 Q1的源极、但您能否明确确认这些节点已连接到 PCB 上。
我建议您用新的 UCC28180器件替换现有的 UCC28180器件-以防其损坏。

您在 VCC 轨上施加了什么电压？

请也验证驱动器 IC 上的 VCC 轨

您能否替换 C4、C5和 C18、然后查看 UCC28180的栅极引脚和 MOSFET 的栅极端子上的信号 A -这是为了确保控制器生成的任何信号都正确传递到 MOSFET。

您能否确认栅极信号的开关频率为100kHz (在线路周期期间、此信号可能会消失、但我们还不用担心。

此致
Colin

您好、Colin、

我检查了这些接地点、它们在 PCB 中也连接良好。 在移除输出电容之前、我已经从 PCB 上移除了 UCC28180。

目前、我们没有使用该驱动器 IC (U2)。相反、我们仅使用安装了 R2 (R24已移除)的 UCC28180。

我们将15V PCB 安装 SMPS 用于 VCC。 在这里、我还连接了 VCC 波形。

我是否可以知道更换输出电容器的动机是什么？ 您是否怀疑这些电容器存在一些问题？

我怀疑导致栅极脉冲不连续的原因是 Vsense 和 Isense 信号异常。 对吗？

我使用相同的电阻值(具有相同分压器电阻值的全桥整流器(新器件)测试了通用 PCB 板中的整流器电路。 在此过程中、我还观察到交替峰值会变得高低。

此致、

Kalyan

您好、Colin、

我们找到了该交替峰值幅度差异问题的根本原因。 这是由于 DSO 的输入接地连接出现了一些问题。 移除 DSO 的接地连接后、我们测试了电路板、现在 Vsense 信号看起来不错。 我在这里连接了 Vsense、Isense、Vcc 波形以供您参考。 此波形在安装 MOSFET 之前捕获。

在测试这些信号后、我们以固定升压配置测试了电路板。 但遗憾的是、几分钟后、PFC 控制器 IC 出现故障、以下元件出现故障。

MOSFET

二极管 D3

电阻 R11

二极管 D4。

我们在 MOSFET 的栅极端子上观察到了不连续的栅极脉冲。 出现此故障的原因可能是什么？

修复了升压配置测试条件：

输入 RMS 电压210V

输入电流3A

输出电压340V

输出电流1.7A。

此波形在没有 MOSFET 的情况下捕获

Vsense

Isense

直流输出

VCC

此致

Kalyan

您好 Kalyan

正在开发的 PFC 级通常由交流电源供电、或者通过可变交流电和隔离变压器供电。 这些源当然都是浮动的、因此它们不会与 DSO 的接地连接直接接触。 我不建议移除 DSO 保护接地连接、建议您在未来的任何测试中重新连接 DSO 接地连接并从隔离电源为 PFC 级供电。

在接地问题方面、不对称波形具有一定意义。

关于输出电容器-您提到您已将其移除-我意味着您应该将移除的器件放回电路中。 它们不太可能出现故障、需要更换。

我认为您现在已经修复了损坏的电路板。

您可以再试一次吗？

缓慢增大 Vin、同时监控 MOSFET 的 Vgs 和 Vds -尝试在开关开始时立即捕获波形、然后将其发送给我。

此致
Colin

您好、Colin、

我再次开始测试 PFC。 我从 Vsense 和 Isense 信号开始。 Vsense 信号看起来正常。 但我对 Isense 信号不是很自信。 在这里、我连接 了以下测试条件下的 Isense 和输入电流波形。

交流输入电压260V

VIN 电流3.22A

输出直流 rms 电压：350V

输出电流1.52A

Isense 和输入交流电流(无 MOSFET)

Isense 应该是完整的整流波形、对吧？。  

谢谢

此致

Kalyan

您好 Kalyan

可能存在其他问题、但如果没有 MOSFET、系统将不会作为 PFC 升压级运行。 您看到的只是瞬时线路电压大于输出电压时直接导入输出电容器的影响。 您可以通过 PFC 二极管实现从输入到输出的直接传导。  260V 线路的峰值为367V -假设 Vout 有一些纹波、您将看到350V 的输出电压。

为了使您看到正弦输入电流、您必须连接 MOSFET。 在正常运行时、对于85V 至264V 范围内的任何交流线路电压、您应该在 PFC 级的输出上看到大约380Vdc -我建议您使用120V 进行初始测试。

线电流波形看起来像正在检测并跟随电流峰值-(如果您执行一些"人眼滤波"操作。 有一点奇怪的是-100mV (大约)偏移。 您应该将控制器的 GND 引脚用作"示波器"的接地参考、应该检查通道本身是否没有偏移。 -当没有负载电流时、通道显示什么(即使在您的现有安排中)

您使用的电流感应电阻器值是多少-它是由 UCC28180器件的 Excel 计算器给出的吗？ -请仔细检查这一点、因为它对 PFC 级的正确运行有很大影响(但不像没有主开关 MOSFET 那样大)

此致

Colin

您好、Colin、

我使用 MOSFET 测试了 PFC 板。  它可在固定升压和电压跟随器配置下工作、但我们无法将输出电流增加到0.4A 以上。 VDS 最大值高于额定值(600V)。  在这里、我连接了漏源电压和输入电流波形。  

我将21k 电阻器用于 R9、而不是21.5k。 此外、我仅使用 MOSFET 的内部栅极驱动器(未安装 UCC27517ADBV -U2)

测试参数。

输入交流 rms 电压210V

输入电流0.7A

最大输出电压362V

输出电流0.4A

VDS

谢谢

 

此致

Kalyan

您好、Colin、
我是否可以知道 C26的作用、它放置在 MOSFET 上？
此电容器未安装在 TI 设计板中。

此致
Kalyan

你(们)好，Kalyan

目的是减少 MOSFET 漏极的 dv/dt。 这有时是为了降低在输入引脚上测量的传导 EMI 信号电平。 添加此电容器会增加开关损耗、因为每个开关周期中的电容器能量(1/2 CV^2)会损失。

EMI 也可以通过改进输入滤波、改进 PCB 布局和增加栅极驱动电阻器的值来控制。

此致
Colin

您好、Colin、
我对栅极电阻值还有一个疑问。
由于我们使用内部栅极驱动器进行 MOSFET 开关、因此总栅极电阻值为3.9+ 1.05欧姆。 该 MOSFET 的典型栅极电阻值为3.4欧姆。 当前栅极电阻值看起来高于标称值。 我可以减小栅极电阻值吗？
在输出电流较低时 VDS 最大值较高的原因可能是什么？

谢谢
此致
Kalyan

你(们)好，Kalyan

您应该与 MOSFET 制造商讨论如何针对给定应用和 MOSFET 器件优化栅极驱动电阻器。 原理图中显示的值是一个很好的起点。 确保使用能够承受栅极充电和放电期间发生的电流脉冲的电阻器-通常情况下、1206尺寸的器件是一个不错的选择。

VDS 值不应仅是输出电压而不是输出电流的函数。 VDS 波形上可能会出现初始尖峰、这可能是负载电流的函数-可能是由于 PFC 二极管中的正向恢复效应。 您能否在高负载电流和低负载电流下发布 VDS 波形的屏幕截图？

此致
Colin

你(们)好，Kalyan

您使用的是什么 PCB 布局-这会对 VDS 上的噪声/尖峰产生很大影响。

测量技术也很重要-为了获得最佳精度、您应该使用 Tip & Barrel 方法-有关 更多详细信息、请参阅 www.eetimes.com/document.asp

此致

Colin