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[参考译文] UCC27223:C2、D1、R1和 C1之间的关系

Guru**** 2507255 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27223

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/1267873/ucc27223-relationship-between-c2-d1-r1-and-c1

器件型号:UCC27223

注意:我在这篇文章中提到的元件名称来自 UCC27223的数据表

我正在监控在不断变化的负载和输入电压条件下的 VLO 电压(C2上)。  我所发现的是、在高输出负载和高输入电压条件下、VLO 电压降至3.9V 以下、从而触发了 UVLO 条件。  我已经确认了到引脚3 (VDD)的输入电压没有下降到太低、并且我已经将3个10uF 陶瓷电容器与 UCC27223并联、以使输入电压在负载下保持稳定。

我认为对于 IC 内部的 VLO 生成、我有一件事是不理解的。  下面是正在发生的事情的图片:

CH1 (蓝色) VLO 信号。

CH2 (绿色): 本例中输出电流波形、约为4A RMS

- VLO 有一个慢速衰减,当它下降到大约3.9V 时, UCC 复位。  当没有负载时、VLO 弹回4.2V 左右、且 UCC 重新启动。

我已经对肖特基二极管 D1的不同额定电流(1A 与3A)进行了实验。  这不会产生任何影响。

我已经更改了 VHI 电阻器 R1的值。  0欧姆是最坏的情况-如上图所示、在大约4A RMS 的输出下会发生复位。  当 R1更改为4.7 Ω 时、在发生 UVLO 复位之前、输出电流可以增加到大约6A RMS。  将 R1增大到10欧姆不会提供超过4.7欧姆的任何改善。  为了便于参考、我在下面提供了一个表格、其中显示了我正在试验的各种 FET。  它们都具有相当低/相当相似的栅极电荷规格。

将 C2的值从2x1uF MLCC 降至单个100nF 电容器无疑会使问题更糟:在这种情况下、ULVO 在输出电流约为2A RMS 时触发。

我实验了不同的 C1值、从100nF 到220nF、但这显示的改进很小。

我感到奇怪的是、在给定的输出电流电平下、例如5A RMS、如果以1V 为增量将输入电压从14V 增加到17V、UVLO 复位会变差。  在17Vin 时、负载必须降至3A RMS、以防止触发 UVLO。  如果我将输入电压降低到12V、则可以将输出电流增加到6A RMS、UVLO 不会触发。  当我将其增加到7A 时、UVLO 将开始触发。   

UCC27223数据表指出 C2不应超过4.7uF。  此时我需要一些指导、因为我认为问题可能是我将使用的目标 FET 的 C2、C1、R1和 D1值的组合。

供参考:  

输入电压:10-17V
PWM 输入来自迟滞驱动电路(输出端是电流源)。  我感应输出电流、将 INA180A2馈送到高速运算放大器、以创建引脚7的 PWM 输入信号。  如果您给我发送一个私人链接、我可以分享原理图。

工作频率约为300-350kHz。  频率随负载和 Vin 而变化。  如果效率有所提高、我会选择更高的频率。

有什么想法?

  • 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。

    嘿、Jeff、

    感谢您提出有关 UCC27223的问题。

    我只想提几个问题、并为此提供支持。

    1. CIN、C1、C2在靠近司机的地方? 这些元件需要尽可能靠近驱动器放置。

    2. C2值、C1值、R1值和 D1值的范围似乎很接近。 数据表中提供了如何通过公式选择这些值的指导。 您为 CIN 使用什么值?

    3.能否将原理图和布局发送出去以便我查阅一下? 如果这不是您想要公开发布的内容。 您可以在此处将我添加为好友、我们也可以通过电子邮件继续此讨论。

    让我知道你从这收集什么,如果你有任何进一步的问题。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    我会分享我所能做的,以促进其他有关方面的认识。  我还发送了一个"朋友"请求、以便我们可以私下讨论其他细节。

    下面显示了布局要点。

    Cin 为3 x 10uF、横向堆叠。  U8是用于生成 PWM 的运算放大器。   

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    嘿、Jeff、

    我将关闭该主题、因为它已转变为电子邮件。 如果您仍需要有关此问题的帮助、请在此处或通过电子邮件进行跟进。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    (最后)我发现我以非典型的方式使用 UCC27223、因为工作频率不是固定的。  我将使用如前所述的迟滞驱动电路。  这会导致随着输入电压的变化而产生不同的工作频率(较高的 Vin =较低的频率)。  频率也 随着负载的增加而下降、但下降幅度不大。

    UCC27223似乎更喜欢在300kHz 左右的频率上运行。  我能够通过更改迟滞控制的增益来改变工作频率(在给定的负载和输入电压下)。  增益越高=工作频率越高。  通过将标称频率(14Vin 时)提升到约450kHz、然后频率在最大值下降到390kHz 左右。 输入电压(17V)。  较高的频率可防止 UCC27223的"复位"。   

    我仍然不知道导致 UCC27223复位的原因、因为这似乎是一个未记录的保护功能。  我添加了低 ESL 电容器(帮助了一点点)、并增大了 Vin 上的电容量(帮助很大)。  明确地知道导致复位的原因将很好。

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    嘿、Jeff、

    我目前正在对此进行调查、并计划在明天工作日结束前与您联系。

    感谢您的耐心等待、

    威廉·摩尔

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    嘿、Jeff、

    这就是我所发现的内容。

    UCC27223在高侧没有 UVLO、但从显示的情况来看、您会在低侧进入 UVLO。 这样做需要考虑的一点是、根据键合线中的噪声和电感、在引脚上测得的电压可能会与器件内部检测到的电压不同。

    以300KHz 运行时、与以不同频率运行相比、VDD 或 PGND 上的噪声是否发生变化?

    您看到的这种大纹波似乎会导致内部复位。 可能发生在 VDD、VLO、VHI 或 ENBL 上。 随着更大电容的增加、我认为这种纹波会出现在 VLO 或 VHI 上并导致出现该问题。

    在这种情况下、增加 VLO 和 VHI 也会对增加电容有所帮助、如前所述。

    您是否可以同时增加 VLO 和 VHI 上的电容并测量引脚上的电压以查看纹波是否得到改善? 并事先获取示波器捕获以了解差异?

    如果您有任何问题、敬请告知。

    谢谢!

    威廉·摩尔

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    请参阅下表。  最后2行显示了各种条件下的 ENBL 和 VLO 电压。  似乎确实是 VLO 欠压复位的问题。  我浏览了 UCC27223数据表以了解任何提示、但该文档有关 VLO 的内容较为模糊:在第三页(表的顶部)中、它描述了 VLO 的典型电压为6.5V、然后下面描述了欠压锁定。  但是、没有关于什么会使 VLO 负载下降以导致电压下降的指示。  我确实看到 VLO 在不同的输入电压和负载条件下变化很大、高输入电压、高负载和低工作频率的组合似乎会触发欠压。  我真的很想知道如何防止这种情况发生。

    20230923示波器波形的索引
    R3=100k、R17 = 470
    R3 = 100k、R17 = 2.2k
    png 文件 001 002 003 004 005 006 008 009 010 011 012 013 018
    %占空比。 20 20 20 60 60 60 20 20 20 60 60 60 60
    输入电压 10 14 17 10 14 17 10 14 17 10 14 17 17
    电源输入 4.53 4.98 5.29 16.92 17.49 18.93 4.81 5.33 5.7 16.94 17.57 18.66 18.3
    频率 KHz 544 453 416 571 487 454 385 381 339 408 392 377 357
    占空比% 30 22 18 39 27 23 30 21 18 27 22 22 31
    V ENBL (通道1) 5.1 5.0 4.3 5.0 3.9 3.3 5.1 5.1 4.4 4.3 3.5 3.5 3
    VLO (通道2) 6.3 6.2 5.6 6.6 5.1 4.4 6.5 6.6 5.8 5.4 4.6 4.6 3.6

    元件值(使用 SLUS558图3中的命名):   
    Cin
    2 x 10 μ F + 1 x 0.1 μ F
    C ENBL (不在图3中)
    0.1 μ F + 360k
    C2
    2.2 μ F + 0.1 μ F
    C1 0.1 μ F
    C 输出

    -我尝试将 D1更改为超快(3ns trr )肖特基:无效
    -我尝试添加一个额外的2.2uF 与 C2并联:没有效果
    -我尝试将 C1从0.1更改为1uF:没有效果

    下面我附加了两个波形、参考013和018
    CH1:Enbl  Ch2:VLO  Ch3:VIN  CH4:VHI

    请注意、在第二个图像(018)中、我将 CH4切换到电流探头、以便可以在输出重置的事件上触发。  第一个图像(013)中有一些振铃、我认为这只是我的示波器设置。  振铃不会出现在第二个图像(018)中、因为我不再连接到 VHI。  013的设置与018的条件相同、唯一的区别是013捕获输出正常运行时、018捕获复位事件。  可以看到、根据数据表、ENBL 和 VLO 明确处于"危险区"。   

    为了说明表中的几个方面:R3和 R17是迟滞电路。  这主要供我参考、但您可以看到更改 R17如何改变工作频率。  对"%占空比"的引用。 也供我参考-此占空比与输出功率成正比。  另请注意:图像右上角显示的工作频率并不总是准确的。  我根据图像计算了我在上表中列出的实际频率。

    此处为图像013:

    这里是图像018:

    William、我将向您发送一封包含所有示波器图像的电子邮件、供您参考。

  • 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。

    嘿、Jeff、

    感谢您提供所有示波器图和数据。 我确实收到了包含所有文件的电子邮件。

    我将对此进行回顾和调查、并计划在明天下班前与您联系。

    我知道我是否能在这段时间内提供任何进一步的帮助。

    谢谢!

    威廉·摩尔

  • 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。

    嘿、Jeff、

    感谢您的耐心。

    您是否可以尝试在 C2上使用单个大尺寸4.7uF 电容器以及使用0402电容器来在 C2上进行0.1uF 的高频噪声滤波? 另外、正如您之前所说、增加 Cin 也会大有裨益。

    查看这里的一些对应关系、通过使用 Rboot 电阻器、尝试1Ohm 或2Ohm 可以提供一定的分辨率。 此外、增加 C1 (自举电容器)将有助于消除您在波形上看到的急剧纹波。

    请告诉我尝试这些建议的结果是什么、以及您是否有任何其他问题。

    谢谢!

    威廉·摩尔

  • 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。

    我将 C2更改为0603 4.7uF + 0603 0.1uF (我没有任何0402)。  我制作了一个新的电路板修订版、可以在输入电压上添加更多的电容(当前为3 x 10uF 0603 + 0.1uF 0603)。  这似乎改善了事情、因此我认为我的方向是正确的。  在之前的电路板修订版本中、我针对改变自举电阻器和电容器(数据表图表3中的 R1和 C1)进行了试验。  我看不到任何明确的改进,但当时可能问题更多地与 Cin 和 C2有关。

    我在不同的 TI 数据表中看到了以下陈述、让我思考:

    "陶瓷电容器的值随着温度和施加到电容器的直流偏置量的变化而显著变化...在本示例设计中、  选择了两个(10-μF、50V、1206、X7R)电容器。 24V 输入电压下每个电容器的有效电容是3.45 μF。"

    这可能部分解释了当我增加输入电压时、问题变得更糟:可能 Cin 的有效电容下降到纹波触发复位的点。  我要把它称为好的,因为讨论论坛。

    感谢您的帮助和帮助。