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[参考译文] UCC28019A:宽输入范围(85-265Vac)下提供1200W PFC 输出压降

Guru**** 1144270 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28019A, UCC28019AEVM, UCC28180
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/1284564/ucc28019a-1200w-pfc-output-voltage-dropping-from-wide-input-range-85-265vac

器件型号:UCC28019A
主题中讨论的其他器件:UCC28180

大家好,  我用 UCC28019A 设计计算器设计了 PFC CCM 升压转换器。 问题在于、如果我从85-265V AC 宽输入范围将功率增加到600W 以上、输出电压会下降。 功率高达550W、其工作电压高于该输出压降。

PFC 电感器详细信息

ETD39/20/13,16引脚,42圈,224uH,绞线。

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    塞缪尔,你好!

    您的测试报告 Excel 表显示、在718W 时您将获得382V 的输出电压。 这在其他功率等级下是类似的电压。 您是否有关于输出电压下降的测试数据、具体数据是多少?  

    您是否还可以发送波形、例如不同功率级别下的开关节点?

    此致、

    乔纳森·王

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    你好、Jonathan

    请查找栅极波形


    e2e.ti.com/.../WhatsApp-Video-2023_2D00_10_2D00_27-at-09.44.09.mp4

    正常运行

    输入160V 交流50Hz

    398V 直流输出

    负载756W

    正常运行

    可闻噪声和压降  

    输入148V 交流50Hz

    输出382并去除油污

    电感器值调整为270uH

    e2e.ti.com/.../WhatsApp-Video-2023_2D00_10_2D00_27-at-09.44.08.mp4

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    塞缪尔,你好!

    为了确保我了解您的问题、以下内容是否正确?  

    正常条件

    • 输入电压:160VAC @ 50Hz
    • 输出电压:398VDC
    • 电感:224uH
    • 输出功率:???
    • 观察结果:无明显噪声的稳定栅极驱动信号

    问题条件

    • 输入电压:148VAC @ 50Hz
    • 输出电压:382VDC
    • 电感:270uH
    • 输出功率:756W
    • 观察结果:栅极驱动信号不稳定、可闻重复噪声  

    可闻噪声似乎是 UCC28019A 的一个常见问题。 我们有一份应用手册、其中重点介绍了最大限度减少这种情况的策略、位于以下位置: https://www.ti.com/lit/an/slua688/slua688.pdf。针对高负载下可闻噪声的关键解决方案是增加输出电容。 虽然电容已超过1000uF、但您可以尝试增大输出电容、看看这是否会发生任何变化。

    对于大功率应用、其电感似乎低于预期值。 根据您的规格使用 UCC28019A 计算器(www.ti.com/.../SLUC117)、我得到的最小电感值至少为342uH。 尝试使用350uH - 500uH 范围内的电感器。

    此致、

    乔纳森·王

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    尊敬的 Jonathan

    请检查输入电压的不同电感  

    PFC 测试-435uH
    输入电压   输入电流 输入电源 功率因数 输出电压
    VAC I (安培) (W) PF VDC
    240 2.968 709 0.994 382.9
    265 2.712 715 0.993 386.9
    输入< 240V 输出电压下降< 378,364,358
    PFC 测试-354uH
    输入电压   输入电流 输入电源 功率因数 输出电压
    VAC I (安培) (W) PF VDC
    170 709 0.994 398
    265 2.712 715 0.993 398
    输入< 170V 输出电压下降< 378,364,358
    PFC 测试- 270uH
    输入电压   输入电流 输入电源 功率因数 输出电压
    VAC I (安培) (W) PF VDC
    160 709 0.994 398
    265 2.712 715 0.993 398
    输入< 160V 输出电压下降<378,364,358
    PFC 测试-220uH
    输入电压   输入电流 输入电源 功率因数 输出电压
    VAC I (安培) (W) PF VDC
    140 709 0.994 398
    265 2.712 715 0.993 398
    输入< 140V 输出电压下降<378,364,358
    PFC 测试-160uH
    输入电压   输入电流 输入电源 功率因数 输出电压
    VAC I (安培) (W) PF VDC
    125 709 0.994 398
    265 2.712 715 0.993 398
    输入< 125 V 输出电压下降< 378,364,358

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    撒母耳、你好!

    根据您的测试数据、 较低 电感值实际上  增大 输出电压降在输入电压越来越低时会发生、因此您的性能也会随之下降。 是这样吗?

    我正在调查您的问题、我们会尽快答复您。  

    此致、

    乔纳森·王

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    撒母耳、你好!

    感谢你等待。 您听到的可闻噪声听起来像是开始施加峰值电流限制。 这意味着您的升压电感器会饱和且过热。 峰值限制电流将开始生效以防止饱和、但它只会限制电流的时间足够长、使电感器再次升温并重复。  

    您的测试数据似乎还指示在 Vout 下降之前功率限制为709W。 无论电感值或 Vin 如何、性能都在709W 时失败。 测试数据似乎几乎完全对称。 您是否确定这些是每个电感器值的实际测试值?

    以下是建议采取的后续步骤:

    • 使用电流探头测量 LB 电感器电流
    • 使用电压探头(带尖端和接地筒)测量 ISENSE 并进行比较(带 lb)
    • 使用热像仪生成 PCB 的热图

    如果问题仍然存在、请向我发送上述数据。

    较低的电感只会增加峰峰值电流、从而产生更大的 DCM 和更大的 iTHD。

    此致、

    乔纳森·王

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    你好、Jonathan  

    感谢您的评论,  

    • 使用电流探头测量 LB 电感器电流

    我们目前还没有电流探头您能建议测量万用表等替代方法吗?

    • 使用电压探头(带尖端和接地筒)测量 ISENSE 并与之进行比较

    将很快测量并发布您的帖子

           使用热像仪生成 PCB 的热图

     我们没有热像仪,但我们通过 IR 温度枪测量它显示仅42dec

    还建议消除输出电压噪声、  

    输出负载期间的直流电源噪声(12V)  

    PCB 布局

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    撒母耳、你好!

    感谢您的更新。 我强烈建议使用电流探头、因为在不测量电流的情况下磁性组件很难调试。 如果没有可用的电流探头、则可以尝试改为测量电流电阻器上的电压、例如 R13。 不过、这可能不那么准确。  

    输出电压纹波是 PFC 的一个特性。 PFC 的目标是在交流电压转换为直流电压时提高 PF 并降低 THD。 然后、LLC 等单独的隔离式直流/直流级将产生稳定的输出电压。 电压峰峰值电压~5%和~100Hz 是 PFC 的正常现象。 在12V 峰峰值时、输出电压看起来不错。 有关 PFC 纹波的更多信息、请参阅由 Uli 提供的这篇 E2E 帖子: https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1271311/ucc28180-tida-010081 

    我建议您在 PCB 中包含散热器。 您的 MOSFET 将散发大量必须散发的热量。 即使效率达到99%、对于1200W 系统、至少12W 的能量都会散热。 我们的 UCC28019AEVM (https://www.ti.com/tool/UCC28019AEVM) 工作功率为350W、效率为97.7%。 但是、仍需要散热器来散热。 请参见下图。

    IR 摄像头很有用、但它无法显示整个电路板上的热梯度。 下面是 TIDA-00443 参考设计的一个示例、它使用 UCC28180单相 PFC 控制器。  

    对于高功率电路板而言、电路板走线看起来也太小。 在 UCC28019AEVM 上、 整个区域都放置了较大的铜平面。 我会在您的设计中添加大型铜平面、尤其是沿高电流和 GND 路径。 有关更多布局指南、请参阅 UCC28019A 数据表的第10节。

    希望这对您有所帮助!

    此致、

    乔纳森·王