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[参考译文] UCC29002:稳定性问题

Guru**** 2387080 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28950, UCC29002
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/1241250/ucc29002-stability-problem

器件型号:UCC29002
主题中讨论的其他器件:UCC28950

您好!

我的系统由3个并联电压为24V 的模块组成、每个模块提供1100W 的功率、总负载为3300W。 每个模块都有一个 UCC28950和一个负载共享 UCC29002D。  

在满载条件下独立运行每个模块时、我会得到相当稳定的波形、如下面的图1所示。

图1:模块1上的粉色垫片电感器电流和黄色 H 桥(自行运行)。

在满载条件下同时运行两个模块时、H 桥和 Shim 电感器电流看上去非常不稳定、如下面的图2所示、在两个转换器上运行。 当我同时运行3个模块时也会发生同样的情况。

值得注意的是、每个模块都是成功的电流共享、需要解决的就是导致我的系统出现的不稳定问题。

图 2:模块1上的粉色垫片电感器电流和黄色 H 桥(2个模块一起运行时)。

这是我在每个模块上使用的与 UCC29002D 相关的电路:

请告诉我负载共享是否已正确设置、或者我是否可以执行任何操作来解决此问题。

谢谢!

阿尔贝托·米格兹

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    您好、Alberto、  

    感谢您 考虑使用 UCC29002负载共享控制器。  

    我无法全面查看您的组件的值、但我立刻看到您遗漏了2个器件。  
    应将电流感应放大器配置为差分放大器、并且您需要在 CS+(引脚2)到 GND (引脚4)之间添加另一个4.75K +10nF 的电容。  传输信息。  

    相对而言、CS 放大器滚降极点(~3.3kHz)非常接近 EAO 零点(~1kHz)。  EAO 零点通常置于共享环路交叉处、表明共享交叉频率异常高。    
    对于主 PSU 开关频率~100kHz 的情况、CS 放大器的噪声极点可以是1/10 fSW 或~10kHz。  3.3kHz 约为1/30、不是非常低。

    但 共享环路交叉点应小于 V 环交叉点的1/10、我想知道 V 环是否在10kHz 交叉点?  
    与 V-loop 相比、您的共享环路会非常慢。   请仔细检查目标共享环路交叉处的 PSU 交叉频率和 V-loop 增益。   
    我看到的很多 EAO 电容器通常在几十个 uF 范围内、而不是低至470nF。

    最终、1100W/24V = 46A 至1mR = 46mV 最大信号。  CSO 增益为47.5、因此最大 Vcso = 2.1V。  这会在桌面上留下许多增益容量。   
    由于 Ls 的最大信号仅为2V、因此 在 Vcso 较小时、由于各种内部和外部失调电压会影响信号、因此轻负载共享速度会更快地降低。   
    假设 VCC_ISO 大于6V、您可以轻松地将增益加倍并改善共享。   
    我建议、只要保持 max Vcso < minimum VCC_iso、就将增益增加到尽可能高的。
    不要忘记减小滚降电容(C220和 Cnew)以保持相同(或更高)的极点。   

    此致、
    乌尔里希

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    Ulrich 早上好。  

    首先、我要感谢您提供了详细的回答。 非常感谢您为我提供帮助。

    前面我分享的原理图中的 C228当前未组装。  

    到目前为止、正如您之前建议的那样、我已经在 CS+到 GND 之间添加了4.75K+10nF、并且已经将 EAO 电容从470nF (C229)增加到10uF。 到目前为止、这两个变化都没有影响我的波形。  

    我浏览了 UCC28950提供的 Excel 表格、并根据我的系统中的参数提出了以下波特图:  

    我认为我的系统中 UCC28950的交叉频率约为5kHz。

    我还转到了 UCC29002的 Excel 工作表、建议选择75kHz 的高频极点、将 C_CSA 电容器(C220和 Cnew、目前为10nF)更改为447 pF。 根据 UCC28950中的波特图选择75kHz 的高频极点是否明智? 如果您能就此向我提供建议、我将不胜感激。  

    VCC_ISO 为12V、因此、一旦我的系统更加稳定、我会根据您的建议增加增益以获得更好的精度。

    请告诉我您的想法。

    谢谢!

    阿尔贝托

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    您好、Alberto、  

    感谢您提供最新信息。  我知道 为您的 UCC28950系统获取波特图是一个繁琐的过程、但我认为 测量  电源模块的真实频率响应很重要、因为它可能与 Excel 工具预测的结果有很大差异。  
    实际情况可能会使您的 EAO 元件选择一个可能更低的零频率。    
    也就是说,在这一点上有预测比什么都好。   

    首先、由于开关频率为~106kHz (来自"范围触发")、我建议使用~10kHz 的 CSO 极点。  在上面、我提到过、 您的现有值会导致~3.3kHz 极点、这可能没问题、但我可能建议将其升高到~10kHz、在 C220和 Cnew 上使用3.3nF。   75kHz 过于接近 fSW 而无法生效、我想您错误地将 UCC29002 Excel 工具中电池 C44的默认值75kHz 错误地设置为建议值。  它只是工具作者在多年前的示例设计中使用的一个数字。  应更改所有以黄色阴影显示的单元格、以匹配您自己的设计参数和目标选择。  我想工具在这一点上不是很清楚。  如果您在 C44处输入10kHz、那么 C45的建议值应接近3.3nF。

    负载份额只应调节电流(相对于其他模块)、但它通过稍微调整 Vout 来实现这一点。  它应以比电源模块的环路响应慢得多的响应速率执行此操作。  从 Excel 的波特图中、我可以看到该模块的交叉点=~3.3kHz。  这意味着负载共享环路应在330Hz 或以下交叉。  但 V 环增益很难在此处确定。  
    我建议选择220Hz 的负载共享交叉点、因为40dB 时的增益很明显。   

    但是、如果你得到模块的真实波特图、你可以按照实际数字进行设计、而不是希望 Excel 符合现实。  
    我想知道您的模块在100Hz 时是否具有与 Excel 曲线图中相同的低相移(~30度)。  这个低相位裕度与直流端负载共享极点的另一个-90度相结合可能会导致两个环路之间出现一些抖动。  (我只是猜测这里;对不起,我不能更确定。)  

    重新创建 UCC29002 Excel 工具、我在 C14处插入2.2kHz 交叉频率、以在 C15处强制产生220Hz 结果。
    我在 C31处输入0.2W、以便接近于您的1mR 分流电阻。  
    我在 C21处放置80.6R、但在 C22处进行了5%的调整、在 C51处产生了-130R。  这意味着80R 没有为5%的范围提供足够的调节电压。  
    C22处为2%、得出 C51处 Radj > 9717R 的值。  本质上、Radj 是开路、80.6R 的 Rsense 将仅提供~0.5V 的负载共享调整范围。   
    是否可以将 R202提高到200R 或更高(220,240等;不会高得多)、以便更好地调节可用的6mA 范围?   

    将1MEG 放入 C52、C56会导致 EAO 电容器的电容为15uF。  C57上的用户选择输入已断开(它应接受您的输入、但固定为10uF)。  
    C58时的 REAO 建议为515R。  如果 CEAO = 15uF、频率为220Hz 的零点、REAO = 48.2R、则建议 REAO 使用47R。
    环路稳定并增加增益后、这些 EAO 值将发生变化。  

    此致、
    乌尔里希

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    Ulrich、您好!

    我按照您的建议将3.3nF 放在 C220和 Cnew 中、并将10uF 保留在 AOE 中。 它们都没有改变我的波形。

    然后、在负载共享断开的情况下、将网络分析器连接到控制器的反馈。 结果如下:

    图1:网络分析器中的波特图

    您的建议是适当的、因为实际波特图类似于 Excel 工作表中的估计图。

    然后、我在断开负载共享的情况下同时运行了两个模块。 模块1执行18A、模块3执行10A (正如预期的那样、因为负载共享断开)。 我确实注意到我的波形也没有改变、因此负载共享不是我的问题。 我尝试将它们连接到独立的负载、但也没有任何变化。  

    在我的所有测试中、我一直使用一个电源为进入每个模块的400V 总线电压供电。 我尝试为模块1使用一个电源、为模块3使用另一个电源、而不是从同一个电源运行模块1和3。 这使情况有所不同:

    图2:独立于同一电源运行的2个模块

    图3:独立于独立电源运行的2个模块

    电流抖动看起来要好得多、而 H 桥也略有改善。 图3看起来与我独立运行一个模块时(当情况稳定时)得到的波形非常相似。 图4的占空比看起来有所不同、因为对于该测试、我以24V 而不是28V 的电压运行、但从电流和电压的抖动来看、它看起来非常接近图3。

    图4:1个模块在24V 40A 下独立运行

    此时、我认为问题已经解决、因为我要从不同的电路板的隔离电源运行每个模块。 我将确保在下次修订时包含您的建议、并确保在我重新连接负载共享总线后内容继续工作。

    非常感谢您的支持和帮助。

    -阿尔贝托