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[参考译文] UCC14240-Q1:输出电压未正确调节

Guru**** 1774980 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC14240-Q1, UCC14241-Q1
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/1367665/ucc14240-q1-output-voltage-is-not-regulated-properly

器件型号:UCC14240-Q1

工具与软件:

UCC14240用作高侧开关管栅极驱动器的偏置电源。 UCC14240的输入电压来自反激、稳压至22.5VDC、输出电压 VDD VEE 预计为20VDC。 但实际输出电压仅为大约7VDC (具有锯齿波纹)。 如果我禁用反激式转换器并使用外部直流电源以提供22.5VDC 作为 UCC14240的输入、则一切正常、输出电压按设计调节为20VDC。 文中随附了两个示波器捕捉的图片、以显示这两种情况的输入/输出电压。 是否有任何意见或建议?

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    庆华市

     UCC14240 EVM 用户指南中的图5-10 提供了启动期间的浪涌电流图片。 您可以看到像850mA 一样高的几个电流峰值、并且这些峰值会一直发生、直到输出电压进入稳定状态。 输入电压源需要能够保持输入电压并提供所需的峰值浪涌电流。 检查反激式前置稳压器在 UCC14240-Q1尝试启动期间是否在电流限制下运行。 此外、放大输入电压(可能是示波器上的交流耦合)、看看在出现浪涌电流峰值的时间段内输入电压是否有任何下降或下降? 在您使用直流实验室电源作为输入源的测试中、如果您将电流限制调节到足够低来模拟反激式器件的拉电流能力、您可能会看到相同的结果。 解决这一问题的方法可以是以下一种或组合:

    1. 将反激式调节从22.5V 增加。 如果反激式电压为22.5V、则直接在 UCC14240-Q1 VIN 引脚上测量的直流电压是多少?  
    2. 使反激式和 UCC14240-Q1输入之间的阻抗尽可能低。 无需长电缆、连接器接口、低直流电阻等
    3. 在功率级允许的最大范围内增大反激式的电流限制
    4. 为反激式拓扑增加更多输出电容
    5. 考虑在反激式输出端添加一个电感器、以允许电流馈入 UCC14240-Q1输入
    6. 首先尝试启动、在施加 VIN 的位置、然后通过 ENA 引脚打开 UCC14240-Q1。 此启动方法允许电容器完全充电、从而降低浪涌峰值。

    此致、

    Steve

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    您好、Steve、感谢您的消息、感谢您对进一步故障排除的建议。 在阅读您的博文之前、我们刚刚了解了有关此问题的一些发现:如果我们将反激式输出电压从22.5V (UCC14240的实际输入为23.2V)降低到20.8V、那么现在一切都正常、UCC14240的输出将完美地调节到20V。 示波器波形已连接。 这不是我们应用程序中的首选解决方案、但希望它能为下一步故障排除提供一些见解。

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    实际上、如果您降低了输出电压调节、但没有改变电流检测、那么您现在可以在相同的功率下提供更大的电流。 输出电压的这种降低使所需的额外电流能够克服浪涌峰值。 我想您已经了解了要实现可靠启动所需的前置稳压器。

    Steve

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    您好、Steve、我们继续排查 UCC14240的输出电压调节问题、并尝试了上述建议、但到目前为止无法解决我们的问题。

    1. UCC14240输入引脚的输入电压为23.2V。 如果我们将此电压降至20.8V、则输出电压会适当地调节至20.0V

    2.此 IC 用作半桥逆变器高侧开关的偏置电源、因此必须靠近电源模块放置、远离反激式变压器

    3、反激式转换器的额定输出功率是180W、UCC14240的输入电压直接来自反激式变压器的稳压绕组、所以我认为这里电流限制不是问题

    4.将 UCC14240的输入电容加倍至40 μ F、仍然是一样的问题

    5.我们在反激式输出端串联了一个6.8 μ H SMT 电感器、仍然没有帮助

    6.手动切换 ENA 引脚以复位 UCC14240、无帮助

    我还附上了 UCC14240输入电压和电流的屏幕截图波形、供您参考。

    我们是否可以安排在线会议以便我分享更多详细信息、如原理图、PCB 布局和应用环境?

    谢谢!

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    请尝试将 UCC14240更改为 UCC14241或 UCC15241。  

    Steve

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    另外、对于您当前拥有的配置、请尝试添加一个220pf、0402尺寸的陶瓷电容器、将其直接焊接在 VIN 和 GND 之间。 将该电容器直接焊接到引脚6/7至8/9之间的 IC 引脚上。  

    Steve

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    Steve、您好、刚刚做过直接在 PIN6/7和 PIN8/9上焊接220pF 0603尺寸陶瓷电容器的测试、现在它可以开始工作了。 您能否解释一下为什么这个微型电容器能够发挥作用、更低的输入电压也能使它发挥作用? 非常感谢您的帮助和支持!

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    、Steven Mappus1、

    您能否帮助回答客户的上述问题、即添加大写的原因导致问题消失?

    -Matt

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    Qinghua/Matt

    很高兴听到这个问题可以解决!

      UCC14240之后的所有中压(MV)和集成隔离式偏置(IIB)模块都包含额外的设计改进、旨在提高输入电压噪声的稳健性。 这就是为什么、基于您看到的问题、我建议使用 UCC14241、UCC15240或 UCC15241代替 UCC14240。 对于所有 IIB 器件、 始终建议努力遵循最佳 PCB 布局实践(在 UCC14241-Q1数据表的第12.5节中突出显示)。

    UCC14240是发布的首款 TI MV IIB 直流/直流模块。 许多客户在大规模生产中成功地使用了该器件。 极少数应用会看到此 E2E 主题中描述的问题。 根本原因的高电平说明与 IC 内部出现的高频输入电压噪声有关。 这很容易缓解、但一些似乎会加剧该问题的情况包括:

    1. PCB 布局未进行优化、或输入电压源(前置稳压器)和 UCC14240 VIN 之间未实现高阻抗/非理想布线
    2. 输入高频旁路电容器不靠近 VIN/GNDP 引脚放置、布线不正确
    3. 输入高频旁路电容器类型应至少为50V/X7R 或更佳
    4. 输入高频旁路电容器放置在 PCB 的另一侧、并通过一个或多个 PCB 过孔连接到 UCC14240 VIN
    5. VIN 接口包括长电缆或连接器接口、例如子卡/主板排列

    您能否测量放置220pF 电容器的引脚上的 VIN 到 GNDP? 使用尖端和桶形示波器探头技术(请参阅下文)进行测量、将示波器设置为交流耦合、并在 Vs 不使用220pF 电容器的情况下进行测量。 您还可以尝试短接尖端和接地筒并测量 GNDP 平面上的 GNDP 噪声。

    此致、

    Steve

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    您好、Steve。 非常感谢您在我们的申请中详细说明问题的根本原因。 是的、我确实在电源板中将 UCC14240替换为 UCC14241、即使没有220pF 电容器、它也能按我们的要求完美运行。 感谢您的支持!

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    很酷-请告诉 Rich Pavlik 我说你好...我们很久以前一起工作了。

    Steve

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    当然可以!