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[参考译文] UCC21520:隔离式半桥、具有固定的 PWM 控制器 DT50%

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC21550, UCC28086, UCC21520, LM5039, UCC28083, SN6501
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/1329782/ucc21520-isolated-half-bridge-with-a-pwm-controller-dt50-fixed

器件型号:UCC21520
主题中讨论的其他器件: LM5039UCC28083、UCC21550、 SN6501、UCC28086

您好!

 

我想设计一个400VDC 至500V 交流隔离式半桥转换器。 相关的 IC 是 UCC21520 -隔离式双通道栅极驱动器评估。

我想使用单电源配置、并通过栅极驱动环路中的齐纳二极管生成负偏置、如第32页的图10-4所示。  但是、此 IC 有两个输入 INA 和 INB、但我想使用单个 PWM 来驱动输入。 我看到第23页的图10-1提供了使用 PWM 控制器驱动两个输入的配置。 (随附图1)

  • LM5039等 PWM 控制器(具有高级电流限制(电压控制)的半桥 PWM 控制器)是否适合此类应用。 可以通过 RT 引脚调节频率、同时保持50%的占空比、适用于 UCC21520 IC 的单电源配置、如第32页中所述、图10-4。
  • 我需要有关如何对 LM5039的 RT 引脚进行数字控制的选项。 我正在考虑使用 I2C 器件 POT、例如数字电位计 IC 50K I2C 单路7位易失性存储器、SOT-363 Microchip 技术器件型号 MCP4017T-503E/LT。 控制 PWM 控制器的频率–LM5039是否适用? 如果没有、还有哪些其他选项可用?
  • 关于单电源–数据表中的示例3、用蓝色圈出的元件有哪些重要意义? 我看到第23页的原理图应用图10-1不包含。 (随附图2)。 是需要吗?
  • 最后,图1 (随附)是否可以与上述描述一起使用?

欢迎您提出意见、建议和评估板。

此致、

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    此外、 您是否具有用于 具有双端变压器耦合栅极驱动的半桥转换器的评估板?

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    校正: 相较于 LM5039等 PWM 控制器、我更倾向于 UCC28083等简单的器件、因为这些器件可以满足您的需求。 谢谢!

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    确切地说是 PWM 控制器 UCC28086D。

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    我忘记提一下、工作频率为25kHz - 40kHZ

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    尊敬的 Bright Robert:

    请改用 UCC21550。 它包含许多与 UCC21520相比重要的错误修复。

    您可以使用 LM5039或 UCC28086D  生成 UCC21550的输入、但请确保将 HO 和 LO 电压衰减至 UCC21550 INA 和 INB 的5V 输入电平。 您可以将 LM5039完全保持在低压侧。 您需要为 UCC21550的输出通道提供外部隔离式偏置电源、以支持500V 输出。

    2. 这听起来是可能的。 只需验证它将在施加2Vdc 的电压下具有正确的电阻控制。

    3.您不应使用图10-4;它具有明显的启动过压。 只需将这些元件短接出来、并使用单电源的电路其余部分。 严格关断 Vgs 环路比负关断电压更重要。

    4.我看不到你的图1附件。

     在尝试构建这种复合系统之前、您或许应该尝试订购一个 UCC28086D EVM 并在较低的电压等级下熟悉该器件。 我不是很清楚该器件可能出现什么问题、您可能希望通过 E2E 帖子联系他们的产品系列。

    此致、

    肖恩

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    Sean、您好!

    感谢您的答复。

    1) 1)我将使用 UCC21550和 UCC28086D。 请参见随附图

    随附的图是预期的应用。 我将使用 UCC28086D 作为 PWM 控制器、它的输出电压为4.3V、适合于 UCC21550。  

    1b。 UCC21550 IC 给出了三个不同的外部隔离式偏置电源示例、这些示例适用于 UCC21550支持500V 输出的输出通道。 我正在考虑使用数据表第33页图8-4所示的第三个示例、因为 UCC28086D 将以50%的占空比运行。 这是最好的选择吗?

    1a.  在给定我的 UCC28086D 应用的情况下、是否适合 I)使用5k-10k 电阻器将 CRTL 上拉至 VDD? ii)使用1k 电阻器下拉 CS 引脚?

    2) 2)您是否参考数字电位器的 VDD (电源电压)? (器件型号 MCP4017T-503E/LT、Microchip Technology)它的工作电源电压为1.8V - 5.5V。 电位计的 A 和 W 引脚上的电压为 VDD +0.3V。  

    3) 3) 只是为了确认 不要在下面使用蓝色的部件。  

    4) 4) 图1是上面的第一个图。  

    感谢您的推荐。  

    此致、

    明亮

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    5) 5)对于 UCC21550的隔离式电源、是否适合使用反激式变压器的辅助绕组来偏置 外部隔离式电源? 而不是使用新的隔离式电源。  

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    尊敬的 Bright Robert:

    1b。  e2e.ti.com/.../bootstrap_5F00_circuit_5F00_negative_5F00_turnoff.TSC

    问题是 CZ 必须进行充电。 如果它太大、您将在几个周期内施加过高的+V。 如果它太小、那么它会与 FET Cgs 形成分压器、输出范围会下降。 我推荐使用 SN6501的小型变压器和推挽驱动器。 这将为您提供正确的电源电压。

    1c. 否、您仍需要使用此引脚提供反馈。 您需要"欺骗"该器件、认为它正在调节较低的电压。

    2.太棒了! 2V 是 IC 检测到直流电流时将施加到电阻器的电压。

    3.确认,请参考我的1b 图片以了解我的理由。 对于高 CZ 和低 CZ、此电路要么提供过大的正电压(瞬态)、要么提供过小的负电压。

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    Sean、您好!

    感谢您的回复、非常有见地。

    我不确定我是否理解关于 小型变压器和使用 SN6501的推挽驱动器的几点。 第3点得到理解、无需如上所述用蓝色圈出的元件。  

    我需要  澄清 您使用 SN6501对推挽驱动器提出的建议。

    1) 1)您是否指的是栅极驱动器(UCC21550)的隔离侧的电源?  

    2) 2) 如果答案为1)否、则 反激式变压器的16V 辅助绕组是否 适合为 IC 的隔离侧供电?  

    3) 3)是否需要 使用 拉驱动器和 SN6501为隔离侧提供这些电压轨?

    此致、

    明亮

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    另外、关于第2点) 很棒! 2V 是 IC 检测到直流电流时将施加到电阻器的电压。

    引脚上的数字电位器电压为 VDD (2V)=0.3V。 这样可以吗? 数据表上显示 RT 电压为绝对值2V。  

    此致、

    明亮

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    此外、如果由于该引脚的绝对额定值而无法提供2.1-2.3V 电压、我是否可以在 RT 引脚和数字电位器引脚 W 之间使用齐纳二极管将这些引脚上的电压钳位至1.8V - 2V?  

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    您好、亮!

    1.是。  

    2.即使这样,你也可以使用反激式,但它会占用更多的空间。

    3.您需要使用 SN6501来驱动小型变压器的初级侧、并对次级侧进行整流以获得16V 栅极驱动器电源轨。

    4. RT 引脚电压与第3页最后一行的典型值相似、为1.5V。 "我知道了。"

    您也许应该订购 UCC28086的 EVM、看看您需要在较低电压测试中对 RT 引脚执行什么操作。 您可以通过突出显示该器件来询问另一个 E2E 问题、以便向该器件的专家咨询。 我认为您不想放入串联齐纳二极管、而应该使用该数字电位器。

    此致、

    肖恩

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    Sean、您好!  

    谢谢你的答复。

    2) 2)我已经使用反激式变压器向 其他器件提供12V 和5V 电源。 因此、我想使用辅助绕组为栅极驱动器提供隔离式电源、而不是使用  SN6501、以减少组件数量。 。  

    3) 我想辅助绕组似乎合适。  

    4.好的。 我将为数字电位计提供2V 的 VDD 电压、希望它能够正常工作。  

    6) 6)此外、您是否有任何有关如何计算半桥配置中 MOSFET 的缓冲电路(RC)的值的信息?

    此致、

    明亮

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    Sean、您好!  

    问题: 1A。  在给定我的 UCC28086D 应用的情况下、是否适合 I)使用5k-10k 电阻器将 CRTL 上拉至 VDD? ii)使用1k 电阻器下拉 CS 引脚?  

    1c. 否、您仍需要使用此引脚提供反馈。 您需要"欺骗"该器件、认为它正在调节较低的电压。

    -我认为您指的是 UCC28086D IC 的 CS 引脚?  

    请参见下图。 PWM 控制器是 采用红色矩形箱的 UCC28086D IC。  

    1) 1)在此配置中、我可以在哪里连接 CS?  

    因此、考虑在 CS 引脚和 GND 之间连接1k r。  

     

    此致

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    尊敬的 Bright Robert:

    我可以帮您解决阻尼器问题! 要记住的最重要一点是、开关节点始终与一个电源相连。 高振幅振铃也经常出现在电源上。 可以在高压总线上使用缓冲器缓冲该振铃、而无需每个周期对缓冲电容器进行循环。 与 VSW 本身上的缓冲器相比、这可以节省大量功耗。 电解电容器可以提供高 ESR 和高额定功率、理想的选择可以是非常好的缓冲器。 由于这些电容器的寿命短于大多数电子元件、因此它们通常被替换为带有许多并联功率电阻器的钽电容器。

    必须测量开关节点振铃频率、然后估算寄生 CSW 和 LD 值。 FET 数据表可以为您提供有关 FET Cds 的准确估算、并且您可以为估算的电路板寄生效应添加一些额外电容。 然后可以使用公式(2*pi*f)^2=1/lc 求解 LD。

    然后、您可以在波特图上绘制这两种 L 和 C 阻抗。 交叉点将告诉您抑制谐振所需的电阻大小。

    在 HV 总线上添加该值后、您可能需要对其进行调节并监控对过冲的影响、以应对 CSW 和 Ld 的模糊估算。

    开关节点上可能仍会有一些高频、低功率谐振。  为此、您可以使用一个小得多的0603电阻器缓冲器。 您可以使用与上述过程相同的过程、但现在必须限制电容器的尺寸、因为电容器将随着开关节点循环。 CV^2 * FSW 必须保持在电阻器的额定功率以下。 然后、您可以使用下面的波特图过程选择一个电阻器、使您的缓冲器和 CSW 并联在谐振频率下看起来尽可能具有阻性。

    此致、

    肖恩

    e2e.ti.com/.../GateRing3-_2D00_-autosave-23_2D00_11_2D00_29-11_5F00_36.TSC

    您能否针对此问题中与 UCC28086D 相关的问题开始一个单独的 E2E 问题主题?

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    Sean、您好!

    谢谢你的答复。

    此致、

    明亮