[参考译文] UCC28951：设计1kW 电源指南、步骤1：使用变压器栅极驱动器

感谢您的答复。 是的、不同型号的变压器因输入电压范围而异。 仅供参考、请参考 Excel 设计文档 SLUC222D 以进行所有计算。 输入电压范围是固定的(PFC 前级)和可变的(电池)，但在较低的电压下，我们可以说600，考虑到 模型2 时、 我不会在满负载条件下运行它、它将消耗非常小的电流、但保持电压调节。

评论第二个占空比点、我的负载条件有时是85A、50A、15A 或最小值、它可以降到2A/4A 或有时是"无负载"、在所有情况下都能保持电压调节。 它基本上是变化的负载。  我的理解是控制器将在较高的负载电流下以 CCM 模式运行、然后可能低于负载的15%、它将进入 DCM 模式(设置 Rs、VRS 值)、然后进一步将电流降低至2A、控制器将必须进入突发模式。 我的理解是否正确？  

占空比是否会对不同负载场景产生影响、尤其是在瞬态响应期间或突发运行模式期间？ 在突发模式下、当 Ton 脉冲宽度减小时、我的占空比不 会是50%、它是否会影响从栅极驱动变压器传输信号？ 请告知

您好！

您的查询正在审查中、我会很快回复您。

此致、

好的、我仍在尝试处理信息。

1.我碰巧看到了本文档(2kW 并联电源模块的设计评审(TI.com))、随附的图像显示了栅极驱动电路设计。 添加有关电路的注释。

2. 如果我是用脉冲变压器来驱动碳化硅 FET ,我必须把 VGS 限制在+15V,-5V,是否可以用这种脉冲变压器的方法来限制 SIC FET ? 如果是，如何？

3.阅读这些文档  

2 kW 并联电源模块设计评审 ( TI.com )(第22页),

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-GateDriverIC_EiceDRIVER_isolated_gate_driving_solutions-ApplicationNotes-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462700c0ae60170a0c4af851028 (第6 - 7页),

无法得出结论。 因为所有最重要的 我从 TI 和 Infineon 见过的评估板 ，它们使用脉冲变压器，即使功率高达3千瓦。 请为强大的解决方案提供建议、以便我离开栅极驱动器设计回路、并重点关注其他设计方面。  敬请建议是继续使用脉冲变压器(过去大多数人称之为解决方案)还是应使用隔离式栅极驱动。 给我一个合理评估不能拒绝的论点  

供参考、评估板

 UCC28950 600W 相移全桥设计评审/应用报告(修订版 D)

2. 一般说明评估板 EVAL_2kw_ZVS_FB_CFD7 (infineon.com)

您好！

此问题正在审查中、由于美国假期、将在下周一之前无法解决。

此致、

您好！

1.高侧驱动看起来好像在高侧 FET 上使用 PNP/NPN 图腾柱驱动器。  我以前见过这种方法、它应该可以正常工作。  您应该也能够使用栅极驱动变压器直接驱动这些 FET。

分立式 Totem 极驱动器的优点是它是不创建式驱动器、并且不会像直接驱动高侧 FET 那样为栅极驱动变压器施加负载。

2. 当涉及到在 H 桥中驱动 SiC FET 时，您可能最好使用隔离式栅极驱动器。  UCC21551是适用于 SiC FET 的隔离式高侧/低侧驱动器。  通过以下链接可查看此器件的数据表。  如果您对使用 UCC21551有疑问、请在 e2e 中重新发布、并在主题标题中重新发布 UCC21551。

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc21551.pdf

3. 我见过在相移全桥转换器中使用栅极驱动变压器和高侧/低侧驱动器。   以下链接将为您带来使用隔离式栅极驱动器与栅极驱动变压器的相移全桥设计。

https://www.ti.com/lit/ug/sluub02a/sluub02a.pdf

该器件用于高压应用、您需要使用栅极驱动变压器来驱动半桥或全桥中的高侧 FET。  这是因为 FET 驱动器无法处理电压。  然而、如今随着工艺和隔离式栅极驱动器的改进、可以使用集成式 FET 驱动器代替栅极驱动器变压器。

使用栅极驱动器的好处是减少了驱动高侧 FET 所需的电路。  对于栅极驱动变压器、您将需要直流阻断电容器、直流恢复电容器以及保护 电路、以确保 FET 栅极不会超过最大+/-电压。

此致、  

现在进入另一个问题：

在变压器绕组的次级侧、我计划有2个次级绕组。 (如图所示)

原因是、我必须制作两个模型。 12V 和24V 型号。

2个次级绕组的电压为12V、反馈将来自一个绕组。

对于12V 版本、将从外部连接器并联两个独立绕组。

对于24V 版本、外部连接器上的两个串联次级绕组。

顶部次级绕组将具有单独的接地。 为此、我将使用单独的隔离式电源和栅极驱动器。 OUTE 和 OUTF 将 连接到变压器顶部次级绕组的正负侧。 类似地、它与底部次级绕组类似。

您对此的看法。

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此致、

我正在进行设计、完成后我会与大家分享。

另一个问题是 关于环路补偿。

我读过文档( https://www.ti.com/seclit/ml/slup348/slup348.pdf?ts = 1702982818805&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FUCC28951 )

和 thread ( https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1008296/ucc28951-q1-tuning-of-error-amplifier-of-voltage-and-current-control-loop) 

我的负载电流要求为:无负载, 最小负载: 2A,最大负载: 90A

但 在输出端连接了不同的负载(直流线圈、直流加热器等)，在不同的情况下消耗不同的负载电流。  

在这种情况下、正常类型 i 补偿是否起作用、或者我们在这里需要不同的策略。 请提供建议。

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当您说 II 型补偿或 III 型补偿时、 我将执行与600 W 应用手册中所述类似的操作、使用从我的 Excel 工作表中获取的组件值。  对吧？？

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好的。 继续往下、建议设计同步整流器 MOSFET 上的缓冲器电路。

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我介绍了 EVM (600w)和(PMP8740 2kW)设计、两者都使用 RCD 缓冲器。  

您能否指导与此类设计相关的事情、例如计算组件值等。  

"那你打算怎么办?"  

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此致。

好的。 基于您在链接中所建议的内容、我们存在一些困惑。 R8另外一端将保持未连接状态、R6和 C1另一端应该连接在何处？

1.您能抽签和分享吗?

2.输出电压应该连接在哪里？

3.有些公式是有效的,有些有变化。 您能否列举出正确且可供使用的公式？

4.是否应根据输出电流选择两个二极管？

您好！

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在二极管部分、从 Excel 工作表  

Iout (I LOUT_RMS)为89.82。

Δ LLOut 为17.85。

= 89.82-(17.85 / 2)= 80.895A 在选择过程中考虑。 是这样吗 ？

e2e.ti.com/.../2234.SLUC222D.xls

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从数学上讲、您是正确的。  但是、您可能需要将裕度乘以系数1.2到1.3。

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好的。 明白了。 您能否简要说明钳制电路的工作情况？ 尤其是1K 电阻器未连接到输出端、也未连接在二极管和电容器之间。 我理解,通过 Vout 电容器将充电,像这样。 但请分享您的深层见解。

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您的查询正在审查中。  我很快就会回到你身边。

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反转两个绕组选项：

1.问题是、我的总次级输出电流为 89.82a 。 由于我有两个绕组、因此我的电流将被分压。 根据 Excel 工作表、输出电感为 2.55 μ H 。 由于电流将减半、因此电感值应是以下公式计算值的两倍、即  5 μ H 。 是这样吗?

2.另外、在选择电感时、  Isat 值应该是多少次？

3.磁性元件使用的磁芯材料是什么, 匀场电感器、输出电感器 ？ 有什么具体的吗？ 以下是我从其中一款评估板获得的规格？

4.输出电压调节至 13V 。 假设我想具有过压保护功能、设计方法是什么？   考虑到1V 允许的输出电压瞬态、这意味着不应将瞬态过冲检测为过压。   另外、让我们考虑需要1秒的时间才能稳定回13V。

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5.我发送了朋友请求,请接受。 我将分享原理图供您审阅。

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您好！

请查看我的评论如下。

1.问题是、我的总次级输出电流为  89.82a 。 由于我有两个绕组、因此我的电流将被分压。 根据 Excel 工作表、输出电感为  2.55 μ H 。 由于电流将减半、因此电感值应是以下公式计算值的两倍、即   5 μ H 。 是这样吗?

>在 Excel 工具中,电感器的选择是基于单个电感器,同样在问题中也有2 ×Fsw (主频率)的倍数。

>因此，如果您选择其中一个 Ls，那么您将删除上述等式中的2。  更改 ILOUT 将除以2。  电感将具有相同的值。

2.另外、在选择电感时、  Isat 值应该是多少次？

>通常1.5到2是好的。

>最大负载时的电感需要接近计算值。

3.磁性元件使用的磁芯材料是什么,  匀场电感器、输出电感器 ？ 有什么具体的吗？ 以下是我从其中一款评估板获得的规格？

>通常我的电感器设计,我会给出峰值电流和 RMS 电流的要求;以及电压的要求,一个磁性制造商,如 Wurth 或 Renco 做一个定制的设计。

>如果您正在做您自己的设计,Mag-Inc 有应用手册可以帮助您完成这一过程。

4.输出电压调节至  13V 。 假设我想具有过压保护功能、设计方法是什么？   考虑到1V 允许的输出电压瞬态、这意味着不应将瞬态过冲检测为过压。   另外、让我们考虑需要1秒的时间才能稳定回13V。

共享任何参考电路设计。

> UCC38951没有过压保护功能、因此您必须谨慎地进行设计。

>您可以使用迟滞比较器并将 SS 拉至接地、以便在发生过压时关断 FET。  一旦故障清除、设计将软启动。

5.我发送了朋友请求,请接受。 我将分享原理图供您审阅。

>我的所有 e2e 支持都是通过论坛实现的。  如果您需要查看原理图、可在该平台上共享。  您应该能够将其发布到该主题中。

此致、

1. 两个绕组一起作为 单独的输出工作。 这意味着会有两个13V 电源并联运行。  我的理解是、在这种情况下、两个电感器在任何时刻都将看到2 * Fsw、因为它们彼此并联工作。  更改 ILOUT 将除以2。 这会导致对公式中的2和2进行抵消、 从而使电感加倍。 请告知。

5.为客户工作,不会在后期遇到麻烦。 这是唯一的顾虑。

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此致、

您好！

您能否向我展示此设计的变压器和输出电路原理图？

此致、

好的。

您好！

在查看您的原理图并发现您有两个中心抽头的次级绕组后、为本设计选择输出电感器是正确的。

此致、

好的。 感谢您的投入。

接下来、  

1.选择匀场电感器时、Excel 中该值为13.62uH。 是否应该保持与上述 两个中心抽头次级绕组设计相同的值？

2.同时为了在整个负载范围内保持 ZVS、电感应该符合 Excel 规范、还是需要增加或减小？

3. OUTE、OUTF 信号的输出电压电平是多少?  

4.建议采用适用于初级侧 FET 的栅极驱动器设计(重点介绍 SiC MOSFET)。  此外、还包括其偏置电源生成设计(如果可用)。 最好采用设计时间更短的方法。

5.计划以下列方式驱动两个中心抽头次级绕组以上。

仅供参考、

Vout1+、Vout1- :顶部绕组

Vout2+、Vout2-：底部绕组

输出1+  是在无负载条件下启动阶段生成的电源、即当 OUTE、OUTF 被禁用时。 Vout1+将是自举电源。 如果有任何更改、请告诉我。

您好！

您的查询正在审查中、我们会尽快与您联系。

此致

您好！

请查看我的评论如下。

1.选择匀场电感器时、Excel 中该值为13.62uH。 是否应该保持与上述 两个中心抽头次级绕组 设计相同的值？

> Excel 工作表将计算 Ls 以实现低至50%负载的 ZVS。  

2.同时为了在整个负载范围内保持 ZVS、电感应该符合 Excel 规范、还是需要增加或减小？

>如果您希望将 ZVS 降低到较低的功率级别，请 根据要实现 ZVS 的位置更改等式54中的 IPP/2。

>如果希望设计达到 ZVS 到25%的负载变化 IPP/2到 IPP/4 (在等式54中)。

3. OUTE、OUTF 信号的输出电压电平是多少?

>这些水平可以在数据表中找到。  https://www.ti.com/lit/gpn/ucc28951

4.建议采用适用于初级侧 FET 的栅极驱动器设计(重点介绍 SiC MOSFET)。  此外、还包括其偏置电源生成设计(如果可用)。 最好采用设计时间更短的方法。

>以下链接将带您进入介绍如何设计移相全桥的应用手册。  它使用标准 FET。

https://www.ti.com/lit/pdf/slua560

>我建议使用 SiC FET 驱动器。  以下链接将为您带来 TI 针对 FET 半桥驱动器所提供的精选产品。

https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/half-bridge-drivers/overview.html

>如果您对如何使用这些 FET 驱动器驱动 SiC FET 有疑问。  请重新发布、以便相应的应用工程师能够回答您的问题。

此致、

感谢您的投入。

1.请评估第5点提到的设计

2.如果您说低功耗是 IPP/2,那么它已经是 IPP/2。 此外,我应该做(IPP/2)/2。  请澄清。  

3.我想在突发模式或轻负载条件下实现 ZVS、需要考虑什么公式或值？

4. 选择匀场电感器时、Excel 中的值为13.62uH。 如果我保持与上述设计相同的值,或者需要加倍或减半. 您可以看到采用两个中心抽头次级绕组设计的设计吗？

您好！

1.请评估第5点提到的设计

>您的原理图在功能上应该是正确的。

可以使用产品文件夹中的 Excel 设计检查功率级和控制器设置。

2.如果您说低功耗是 IPP/2,那么它已经是 IPP/2。 此外,我应该做(IPP/2)/2。  请澄清。  

>1/2 = 50%、 1/4 = 25%、1/10 = 10%

3.我想在突发模式或轻负载条件下实现 ZVS、需要考虑什么公式或值？

>您只需根据等式54中所需的最小负载更改 IPP/2。  如果希望它降低到10%load、则为 ipp/10。

4. 选择匀场电感器时、Excel 中的值为13.62uH。 如果我保持与上述设计相同的值,或者需要加倍或减半. 您可以看到采用两个中心抽头次级绕组设计的设计吗？

>您正在运行输出上的并联绕组。  根据每个相位的负载、会影响初级侧上的 ZVS。

此致、

好的。 感谢您的投入。

我已经开始使用 EVM 了。 输入电源为400VDC、

然后、我按照前面提到的相同过程开启 EVM、但输出电压为0。 新式控制器。  

此外、我还能够在 A、B、C 上看到信号。 无来自 OUTD 的脉冲。 请提供帮助。  

您好！

这些 EVM 在出厂前已经过100%测试。  因此、我不知道您的问题的原因。  如果输出 A、B 和 C 进行切换、而 D 不是很奇怪。  您能否仔细检查一下这个情况、直接在 UCC28951的输出中查看其输出以进行确认？

此致、