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[参考译文] UCC3895:UCC3895全桥发射问题和开关振铃

Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC3895, UCC37324
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/1324133/ucc3895-ucc3895-full-bridge-emission-issue-and-switch-on-off-ringing

器件型号:UCC3895
主题中讨论的其他器件: UCC37324

大家好。

 

我们目前正在调查一项客户放大器设计、该设计采用 UCC3895全桥驱动器、为 AMP 生成+/-180电压。 目前的问题是它未能测量100kHz -30MHz 区域的辐射发射、主要是100kHz -1MHz 区域的辐射发射。 通过输入侧滤波和外壳 EMC 屏蔽、问题可能会有所改善、但这些修改是不够的。a

现在、我们已经深入研究了这一点、看起来可能是 UCC3895驱动的 FET 及其振铃导致的。 还有其他一些事情需要调优、因为高侧 FET 的导通和关断不时会出现干扰。

出于某种原因、此设计未遵循 TI 参考设计、而且我们没有说明或测试结果来说明为什么使用此设计。

我们可以看到、至少在开关的一侧需要做出一些改进、并且在24V 输入侧也可以看到开关导通振铃->这会导致电源输入电缆产生辐射。  

问题之一是 FET 输出的开关振铃、以及驱动 FET 栅极信号的 T1变压器发出的一种奇怪的驱动电压。 T1变压器和 Z12 UCC373254之间的串联电阻器 R15/R73 (22R 电阻并联)可降低栅极驱动电压。 这很可能会导致一个问题、即高侧栅极驱动电压不时会出现干扰。

CH1关断/导通波形(黄色)、CH2 T1引脚6 (蓝色)、CH4 V2低侧 FET 栅极信号(绿色)

另一个问题是开关打开和关闭后的振铃、这在大多数情况下是看不到的。

CH1关断/导通波形(黄色)、CH2 T1引脚6 (蓝色)、CH4 V1高侧 FET 栅极信号(绿色)

有时驱动信号看起来很好地进行了阻尼、但没有振荡。 我还没有真正弄清是什么导致了这种差异。

CH1关断/导通波形(黄色)、CH2 V1高侧 FET 栅极(蓝色)

我们已经尝试了几件事情。

  • T1变压器和 UCC37324之间的更小串联电阻器(原为11欧姆->更改为5欧姆)->它略微降低了干扰、但仍然可见干扰

  • 已从 FET 输出中删除 C86和 C27 100nF 电容器->对振荡的影响很小或没有影响

  • 向 FET 桥输出添加了470pF 和5 Ω 缓冲器->几乎没有改善 FET 振荡
  •  在 V5和 V4侧也尝试820pF 和5ohm 缓冲器组合、但这对振荡的影响也很小。

我已经想到了几件事情、还有待尝试。 一种是修改高侧 FET 栅极信号、以减慢开启速度。 另一种方法是尝试不同的缓冲组件。

我们愿意就下一步应该研究/调整什么提出建议。

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    您好!

    您的查询正在审查中、我会很快回复您。

    此致、

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    您好!

    在通过辐射发射时、通常需要将设计封闭在一个接地至地面和机箱接地的金属盒中。  这将有助于减弱来自电源的辐射噪声并用作 Ferriday 笼。  您的设计是否具有此功能?  如果不添加电容器、可能有助于降低辐射噪声。

    为了还有助于减少来自线路的辐射噪声、通常使用共模和差模输入滤波器。  我在您的原理图上没有看到该内容。  添加这些滤波器有助于降低设计与线路耦合的噪声。

    以减少电源线辐射噪声。  一些设计人员将电源线快速插入铁氧体环中。  这将用作共模扼流圈、并将减少可能辐射的电源线上的噪声。  通常、该环形线圈是电源线离开金属外壳的位置。

    此致、

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    您好,Mike。

    是的、此设计在金属盒内。 金属盒通过10nF 电容器接地至输入电源接地。 我被告知、由于该装置将用于船舶行业、因此不能直接接地。 前面提到、改善外壳接地和电路板接地确实可以改善辐射。

    是的、原理图缺少输入共模线圈。 就在电源线退出外壳前进行组装。 我不知道最初的确切模型,但我们已经测试了原始 共模线圈 (直径30mm 的几匝电线), Kemet SC-10-100共模线圈和 Murata BNX016-01模型。 三者之间略有差异、但所有这些发射仍然可见。 我还将测试电源线铁氧体磁环。

    因此您无需向原理图侧添加任何内容、也无需在该区域进行测试?

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    为了便于参考、还提供了外壳和电源线图片、

     

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    您好!

    在设计中、您是否将开关节点上的所有散热器接地。  否则、这些散热器可能会充当天线并导致出现 EMI 故障。

    请注意、这样做时、您通常需要在组件和散热器之间使用绝缘焊盘、以防止电气短路。

    此致、

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    所有散热器都接地到外壳(元件中带有绝缘体)。

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    您好!

    下一步是尝试确定辐射 EMI 来自电路的哪个部分、并尽可能使用缓冲电路对其进行屏蔽或移除。

    您是否曾尝试使用嗅探器探头识别设计中的噪声器件?  

    此致、

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    大家好。 我认为近场探头(HP 11941A)测试是在第一个测试阶段完成的。 主要来源是左侧的 L1区域(放大器输出)。 中间的 L5、L6和 T3区域(+-180V 转换开关)。 右侧是输入共模滤波器区域(+24V 输入)。 器件中有两个 放大器和 PSU 板、以及一个驱动这些放大器的 CPU 板、供您参考。 这两个放大器板都有自己的电源线、但这些板在内部也连接在一起(J6和 J3)。

     

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    您好!

    在该 主题的开头、您提到您未通过辐射发射测试。  正确吗?

    EMI 测试是在150kHz 至30 MHz 的频率范围内完成的、该范围是传导发射范围。  您可否核实一下?

    此致、  

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    是的、正确。 第一张图片来自进行测试的客户。  之前已在150kHz 和30 MHz 之间的频率范围内测量辐射发射、然后针对磁场(H)进行测量(如果我是正确的、则为 CISPR 16-1)。

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    您好!

    您是否确定这些不是传导发射?   如果它们是传导发射、您可以通过调整输入滤波器来解决它们。

    150kHz 测量下的规格通常为传导测量。

    您能仔细检查一下吗?

    此致、

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    昨天、我刚刚和同事讨论过、我们应该通过传导发射测量和不同的输入滤波器进行更多的测试。

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    您好!

    我会首先增大 X 电容和 Y 电容以调整滤波器的频率极点(fP)。  fp = 1/(2*3.14*(L*C)^0.5)

    请记住、这些滤波器应在 fp 后每十倍频程将噪声降低-4dB。

    试一下、让我知道它是否适合您。

    此致、

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    大家好。 一直忙于其他项目、但现在又有时间重新审视一下。 您将在哪里安装 X 电容器和 Y 电容器? T3变压器?

    我在另一个在输入中使用 π 型滤波器的项目中取得了良好的效果、并决定 在 CM 线圈之后也在这里尝试它(在 CM 线圈和 FET 桥之间)。 我使用了并联100µF 电容器、并联5.6µH 电感器和电感器之后并联的150µF 电容器。 出于某些原因、这在测量电源线的传导测量时对100kHz 谐波的影响很小。  

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    您好!

    X 和 Y 电容器 通常置于共模和差模输入滤波器两端。  下面的滤波器将带您观看有关 EMI 滤波的演示。  这应该能帮助您将 EMI 滤波器与 X 和 Y 电容器一起设置。

    文件:///C/C:/Users/a0799388/Downloads/Bing Lu_Introduction% 20to %20EMI%20in%20power%20supply%20designs.pdf

    当涉及到滤波时、造成差异的不仅仅是电容、还有电感。  请记住、滤波器的双极点为 fp = 1/(2*3.14*(L*C)^0.5)。  因此、对于一个滤波器、对于某个电容器、您可以实现良好的响应、而对于不同的滤波器或电感、该滤波器可能无法正常工作。

    双极滤波器 bot 共模和差分模式的极点应在其试图衰减的噪声之前至少设置十倍频。

    此致、