[参考译文] WEBENCH®︎工具/UCC28C42：定制器件型号？

你好，Vishal，

感谢您关注使用 UCC28C42 PWM 控制器进行设计。

Webench 设计工具旨在根据所提供的输入和输出信息生成一个可正常工作的设计、但不够精密、无法生成最佳设计。 本质上、它为每个组件解出一系列设计公式、并尝试将计算的参数与零件数据库相匹配、以选择最接近的拟合。 但是、与零件分销商库存相比、Webench 数据库相对有限。 在某些情况下、与输出二极管的情况一样、数据库中可能没有合适的器件、因此 Webench 程序仅提供必要的参数、以便用户可以找到现成的等效器件。 我不知道该程序为什么使用2个并联二极管，除非这样做是为了最大限度地减少损耗。

同样、我认为、由于数据库中的小信号晶体管数量有限、因此指定了2N2222A。 您无需使用此确切器件。 经验丰富的设计人员知道、此设计中的每个器件都有多种替代方案：要么是针对具有确切值的器件来源、要么是使用具有价格或可用性等其他优势的类似值进行替代。
2N2222的表面贴装替代品可以是2N3904或2N4400器件的 SMD 版本、仅举几例。 我不知道实际的 SMD 器件型号是现成的，但是在线搜索应该会使多个供应商进入，搜索他们的产品线将会带来很多可能性。 在此应用中、晶体管需要10V Vceo 的最小额定值和几 mA 的集电极电流。

在设计输入 EMI 滤波器时、必须首先根据必须满足的传导噪声级别规范确定是否甚至需要此类滤波器。 对于低压直流输入、任何噪声规格都可能不同于离线交流应用通常所需的噪声规格。
然后、必须测量转换器产生的噪声量、以确定需要衰减的噪声量和类型(共模和/或差模)。 最后、选择滤波器排列并计算值以实现该衰减水平。 她是 EMI 设计培训的链接： training.ti.com/.../understanding-emi-and-mitigating-noise-dcdc-converters input line filter&tisearch=Search-EN-Everything
本培训可能包含比您所需的更多信息、但它应能让您很好地了解所涉及的内容。

此致、
Ulrich

你好，Vishal，

变压器原理图上的点符号用于指示每个绕组相对于彼此的极性。 使用点(也可以使用其他符号、但点是最常见的)、当已知一个绕组的电压时、可以确定所有绕组的电压极性。 所有绕组上的电压在任何给定时间都可以是正电压或负电压、但这些电压遵循极性标记。

在反激式拓扑或正向模式拓扑中使用变压器时、在绕组上施加电压(例如主晶体管导通且向初级绕组施加大容量电压时)、这一点无关紧要、 如果施加的电压在绕组的虚线端为正电压、在非虚线端为负电压、则所有其他绕组的虚线端为正电压。 也可能是相反的情况：如果施加的电压在绕组的虚线端为负、在非虚线端为正、则所有其他绕组的虚线端为负。 只要这些点的极性都相同、那么它们表示正电压还是负电压也无关紧要、但通常(尽管并非总是)、正电压被分配给该点。

这些点用于指示纸张上的绕组极性、以方便参考。 在物理变压器中、绕组结构的方向决定了每个绕组的相对极性。 通常、绘制出纸质原理图以指示所需的电路功能、并且物理变压器的结构与之匹配。 针对磁芯建立顺时针和逆时针绕组方向、以获得所需的极性。 它们基于相对于电流方向的磁通方向的"右手定则"。 该规则规定、当您将右手的手指卷到拳头中并将拇指伸出时、沿拇指方向流动的电流(如导线中的电流)会在手指方向的电流周围产生通量。 相反、也是如此：指向拇指方向的磁通是由沿手指方向的磁通(如线线圈)周围流动的电流形成的。 如果您看到右拇指指向鼻子、您的手指将逆时针缠绕在您的拇指上。

为了更全面地描绘绕组结构、我有时在纸张上绘制一个垂直磁芯、然后沿着磁芯覆盖每个绕组。 从主绕组(例如初级绕组)开始、并将绕组的起始位置分配给某个引脚编号、将该绕组的结束位置分配给另一个引脚编号。 指定磁芯中磁通的方向、使其指向施加到绕组的正电压的帐单顶部。 将手放在纸张上、拇指朝上指向磁芯中的磁通方向。 您的手指指向线绕组的方向、该绕组是根据该方向流动的电流生成该磁通所必需的。 从起始引脚开始、逆时针将导线穿过磁芯、向下缠绕到右侧的板上、回到磁芯下方、然后从左侧的板上向上缠绕一圈。 继续执行从 START 引脚到该绕组的 FINISH 引脚(或分离绕组的绕组段)所需的所有匝数。 所有其他绕组方向相同的绕组将具有与第一个绕组相同的极性。 沿相反方向缠绕的极性相反。

按照这种方法进行变压器设计，如果我们任意地在 W1的“START”引脚3处指定一个点，则也会在 W4的“START”引脚2处放置一个点，因为它的绕线方向与 W1相同。 由于 W2沿另一个方向缠绕，因此点被放置在“finish”引脚4处。 同样，一个点会进入 W3的“finish”引脚10。

我认为、通过将信号发生器中的高频正弦波电压施加到其中一个绕组并检查另一个绕组中是否存在预期极性的电压、并根据预期匝数比进行适当调节、验证您的完整变压器是否与纸质设计相匹配是一种好的做法。 在高于10kHz (如50~100kHz)的频率下、只需要1V (或几伏)的峰值、以避免由于绕组阻抗较低而使信号发生器负载下降、并避免使非常小的变压器的磁芯饱和。

有关磁性元件的宝贵信息、请参阅 www.ti.com/.../slup132.pdf 上的《TI/Unitrode 磁性元件设计手册 》、但具有讽刺意味的是、很少讨论极性和绕组方向。 手册末尾的参考文章 R3、R4和 R6中提到了这些内容。 通过在网页上搜索“磁点极性”或其他类似的搜索字符串，可以找到更多有关极性基本原理的参考源。

此致、
Ulrich

你好，Vishal，

原理图中的极性表和点符号一致。  我认为没有问题。

当初级 FET U2 导通时、引脚3处有+Vbulk、所有虚线端将相对于其他端具有负电压。  当 U2关闭且磁芯退磁时、所有虚线端相对于其他端将具有正电压。  这是完全正常的、并且适用于反激式变压器。  

祝您设计顺利。

此致、
Ulrich

您好、Vishal、

150m Ω 是一个很好的使用值。 应通过找出 R14中最坏情况 I^2*R 耗散来检查 R14的额定功率。
我个人偏好确定(或估算)每个电阻器在最坏情况下的损耗、并选择额定功率为该损耗的两倍的器件(或使用多个并联器件获得双额定值)。 有时、我需要对是否接受一个小于两倍的值(例如、由于在最坏情况下时间有限)做出工程判断、但通常情况下、将功率加倍已证明可实现电阻器的可靠运行。

Webench 应该能够告诉您 R14中的功率损耗是多少、U2中的 rms 电流是多少。 单击"Op Vals"框(沿着 Webench 窗口的顶部)、找到各种工作条件下所有不同组件的工作值列表。 如果使用多个电阻器(并联或串联以获得相同的净电阻值)、则每个部件中的功率为总功率除以电阻器数量(只要它们都具有相同的值)。

对此，
Ulrich

你好，Vishal，

Webench 设计程序基本上是一系列设计公式、这些公式是根据所选特定控制器的参数和限制以及用户提供的输入参数求解的。 我希望、如果设计在输入完全相同的情况下运行两次(或任意次数)、它将产生完全相同的输出。 由于您有两个不同的结果、我想您在某种程度上没有完全相同的条件。 尽管36-75V 输入和48V、1A 输出是相同的、但可能已经更改了一些其他细微参数、例如成本、效率或尺寸优化设置或类似的设置。

该电容器 C21 (和 R21 + D21)的目的是通过降低 TL431阴极电压的上升速度来提供输出电压的软启动上升。 与大多数采用此类反馈结构的控制器一样、当光耦合器电流被切断时、全功率被传送到输出端、而当光耦合器电流达到最大值时、功率被传送到最小。 启动时、没有输出电压和光电流、因此会提供全功率来为输出电容器充电。 随着 Vout 增大、一些电流可能开始流经 Rled 和 Rbias 流入 TL431。 由于 Vout 仍然为低电平、因此其反馈会使 TL431保持关断状态、因此其阴极电压希望保持高电平并使光耦合器保持关断状态。 软启动电容 C21通过将阴极电压下拉至 D21并保持光电流更高、从而抵消这一问题、从而减少电力输送。 主要目的是防止 Vout 在启动时过冲。 启动后、R21会将 C21充电电压保持在高于 Q1发射极轨电压(来自 Dz 的~20V)的水平、以便 D21能够阻止 C21电容影响启动后的 TL431瞬态响应。

尽管如此、所有这些器件(C21、R21、D21)都是灵活的、实际上是完全可选的。 您可能需要也可能不需要软启动电路、并且可能会省去全部3个器件。 通过移除 C21来测试您的原型、并观察启动响应以确定其是否可接受。 如果需要软启动，则可以调整 C21的值以确定启动的“软”程度。 较低的值会更快、因此可以定制过冲电平以最大程度地减小 C21值。 R21只是一个启动后上拉电阻器、因此不必为15.4K (这会增加 C21的值以保持一定的上升时间)、因此我建议将其提高至47k 或100K 左右、以帮助将 C21降至最低。 D21不需要是肖特基二极管；它可以是信号二极管、例如1N4148型(或类似的、采用 SMD 封装)。 C21的额定电压取决于其电压的高低。 在 Dz 下为20V 时、我认为 C21上的25V 额定值就足够了。

Webench 解出了一系列电路组件方程式，并“选择”物理部件，以匹配从载入其中的部件数据库中计算出的组件参数。 这是一个有限的数据库、其范围几乎不像电子经销商那样广泛。 对于68uF 电容器、它找到了一个50V 器件、但对于82uF 电容器、它只能在其器件列表中找到一个450V 器件、因此这就是所介绍的内容。 (在任何一种情况下、实际只需要25V 电压。) 两个 Webench 运行之间的初始条件存在一些微小差异、导致其推荐高于68uF 的器件、而下一个可用器件可找到82uF/450V 的器件。 这表明 Webench 不是人工智能、而是一个有限的程序、并且应该应用良好的用户判断来仔细检查每个组件建议、以了解和健全性检查。 WEBENCH 只需手动输入用户输入即可为设计人员提供合适的电路解决方案的快速捷径，但设计人员有责任优化这些结果以实现现实世界。 同时、TI 努力不断提高 Webench 的性能、但由于资源有限、产品线广度不断扩大、拓扑设计方向各不相同、因此这些改进是渐进式的、零星的。

此致、
Ulrich