This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] UCC28180:关于失真的电源侧电流波形。

Guru**** 2392905 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28180, UC2854B

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/1355078/ucc28180-regarding-the-distorted-supply-side-current-waveform

器件型号:UCC28180
Thread 中讨论的其他器件: UC2854B

尊敬的先生:

我们正在开发一种升压 PFC 转换器。 对于生成开关脉冲、我们目前使用 UCC28180。

在试验1600W 功率等级时、我们的电源侧电流将出现失真。

这些失真在低功率范围内变得最严重。

为方便您参考、我们附加在400W、800W 和1600W 功率等级下获取的波形以及 PCB schematics.e2e.ti.com/.../   PFC-BOARD-RND-0.00-SCH.pdf

实验的值如下所示:

电源电压= 230V、

升压电感 = 350uH、

输出电容器= 14 * 150uF = 2100uF。

R sence = 10m Ω。

开关频率= 100kHz。

请仔细查看我们的疑问、为我们提供一个可行的解决方案、以实现更好的电源电流 THD 和 UPF 运行。

  • 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。

    您好、SMPL:  

    我同意、电流波形肯定会失真、并且以一种不寻常的方式。   
    我看到电流波形显示在5V/div 刻度上。  如何探测此电流、探头位于何处?  
    请说、从 V 到 A 的转换是什么?  

    交流电压显示在200V/div 处、峰值看起来像~300V (确切地说不是)  230VAC 输入具有峰值至325V、因此您会在交流电源与 PFC 输入之间损失近25V、或实际输入电压低于230VAC。  这似乎是从该问题中得到的结论、但我想确定对于已知输入电压、峰值电流应该是多少、并考虑到转换损耗。   

    在原理图中、VSENSE 分压器值编程 Vout = 443V。  这是故意的吗?  如果不能、您需要多大的输出电压?  
    您的 PFC 所需的整个输入电压范围(例如170Vac 至265Vac 或其他范围)是多少?所需的最大输出功率是多少?  

    您的原理图是否准确反映了所示所有元件的实际值、或者是否在所测试的电路板上更改了其中任何一个?
    我可以对 PFC 电路进行多项改进、但所有改进都与 THDi 无关、因此在主要问题解决后、我不再讨论这些改进。  

    您能介绍一下此处使用的升压电感器类型吗?  是使用间隙铁氧体磁芯还是使用铁粉制成?  如果是粉末、请说明 L 与 I 之间的曲线是什么?
    是否可以插入电流探头以直接测量电感器电流?   

    我期待您的回复。  我知道我问了很多问题。  为了获得更好的支持、请不要忘记回答所有问题。

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    尊敬的  Ulrich:

    感谢您的快速回复。

    请允许我先澄清您的问题。

    1、电流波形采用10倍衰减的电流探头进行测量。 我们在 PFC 之前连接了 EMI 滤波器。 探头位于 EMI 滤波器输入端的相线处。

    2.输入交流电源由自动变压器提供。 我今天附加新的测量值、测量值是在230V 下进行的。

    3.需要的输出电压为400V。 我们不希望将其升压至432V。 根据测量的 Vout、我们的工程师校准了分压器。

    4.我们计划在不同的应用中使用这个设计  

       400W:85-270V 线路

       800W:85-270V 线路

      1600W:170-270V 线。

    目前、我们专注于1600W 设计。 我们一直使用采用 UC2854B IC 的 PFC、结果令人满意。  现在、我们希望减少元件数量并降低成本。 PCB 设计几乎相似。 我们在该板上获得了非常好的 THD。 电路板在我们的生产中使用。 我们无法在论坛中共享 gerber、但我可以根据需要将其分享到您的电子邮件中。

    5.我们使用铁粉芯电感。  

    生产厂家: POCO

    内核 PN:NPS250125

    涂层前:外径×内径×HT=62×32.6×25 mm

    涂层后:外径×内径×HT=63.09×31.37×26.26 mm

    AL 值:400 nH

    路径长度:14.370厘米

    Ae:3.675 cm×cm

    磁芯容量:52.81CC

    电感器设计采用29T 并联34SWGx84导线。 电感= 336uH

    下图所示为直流偏置图

    请查找随附的文件、其中包含800W 和1600W 设计的更多测量值。 我们直接测量了电感器电流。

    请注意、我们将分流值更改为1毫欧、以改进电流波形。

    ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    测量结果附加在以下文件中。

    UC28180.docx

    使用电流测试设置更新了原理图

    PFC Board_RND_0.00_PS

    PFC Board_RND_0.00 SCH

    正在寻求宝贵的反馈。

    SMPL 团队工作

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    感谢您提供更多信息和波形。

    我认为电流失真的主要原因是升压电感器设计。 在低偏置电流下、它的电感降至极低。  


    对于有源铁环形磁芯、H (OE)= 0.4pi*mu*ni/le。  对于  NPS250125磁芯、N=29、mu = 125、le = 14.37cm 且1A 驱动 H 至= 101 OE。  
    1600W 输出=~1650Win = 7.17Arms = 10.15Apk 线路电流。  因此、10Apk 会驱动 H 至~1000 OE、这会将 mu 降至标称值的大约~2%。
    大多数预期的输入"正弦"电流将在1A 和10Apk 之间运行、其中升压电感 lb < 67uH 降到峰值时大约~6.7uH!

    当磅非常低时、峰间纹波电流 远大于 正常值、ICOMP 引脚上的电容器无法充分滤除纹波。   
    另外、如果 ISENSE 上的2.5X 电流放大器将其输出削波至高输入纹波峰值、ICOMP 将失真并对 PWM 的产生产生产生不利影响。  因此、线路电流从过零处的低振幅开始并突然增加到高振幅、其中电流增加到~1A 电平。  即使在相对较低的功耗(~400W)下也是如此、因为输入电流会高于1A (H > 100 OE)。   

    为了获得更好的摆动扼流圈性能、在10Apk 时 H 场需要限制在小于~100OE。   
    从这个等式中我们可以看到、要实现这个 mu、N 必须更低、而 le 必须更高。  

    因此将产生大得多的电感器。  在10Apk 时、可进行一些折衷来允许 H =~150OE。   
    但请注意、10Apk 是230VAC 时的工频电流峰值。   
    该峰值在170Vac 时会更高、但 THDi 可能不重要。  
    此外、高开关频率纹波 pk 会添加到工频峰值顶部、因此 lb 继续随着开关纹波的幅度而减小。  

    可能需要多次设计迭代和评估才能找到满足 THDi 要求的超小型电感器设计。  

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    尊敬的 Ulrich:

    用于计算 H 字段的公式中不应包含 mu。  

    制造商软件还计算了14A 峰值时约为194uH 的电感。 直流偏置图预测也是类似的。 此外、电流放大器已断开、我们直接从分流器获取电流反馈。 (R8、R7、R13未被填充、R9=0R 和 R14=220R)

    内核 PN:NPS250125
    芯号:1
    频率:100kHz
    RMS 电流:10A
    峰值电流:14.14A
    纹波电流:2.828A
    导线:1.8mm×2件
    转弯:29
    可用 Core 窗口区域::19.0934%
    电流密度:1.96A/mm^2
    DCR:9.09mO
    ==================================
    L@0A:336.4µH
    L@10.00A:230.88µH (H=25.36Oe)
    L@14.14A:194.00µH (H=35.86Oe)
    ==================================
    磁芯损耗:8.848194W
    铜损耗:0.909W

    总损耗:9.757


  • 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。

    您好、SMPL:

    乌利不在办公室,所以他将在一周结束时,当他返回。  在此期间、您能澄清一下您的问题和确切的需求吗?

    此致、

    Jonathan Wong

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    你是对的、我的 H 公式中不应该有 mu。 我 咨询了一个错误的参考。 我的错。   

    再次查看升压电感器电流波形之后、看起来 在交流电流突然增加和减少的位置、有一种从 DCM 向 CCM 的转变、反之亦然。   

    当 DCM/CCM 转换发生时、请检查 ICOMP 信号。  ICOMP 是电流放大器的滤波输出并馈入 PWM 比较器。  如果 ICOMP 波形不跟随输入电压波形、则会转化为高失真。

    您的原始原理图显示 C28 = 2700pF。  确保电容器正常工作、而不会因为直流偏置效应而显著降低。

    在前一个 Word 文档中、我注意到 R9和 R6之间存在未出现在原理图中的连接。  
    如果是有意或误、请检查一下。  

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    Ulrich

    我们发现存在 PCB 错误。 我们将切入正题。 但是、由于在我们的例子中 RF 和 CF 是开路、因此仅连接2700pF。 我们将测量 ICOMP 电压并与您共享。

    由于这是一个反馈引脚、可以对其进行探测吗? 或者我们应该对其进行缓冲并检查?

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    可以、可以直接探测 ICOMP 引脚。  
    建议大家像"尖头桶"这个方法、这样可以避免拾取可能遮盖信号的开关噪声。   

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    自您上次发布以来已超过3周。  
    您是否解决了问题?   
    如果是、请告诉我、以便我可以关闭该主题。  

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    尊敬的 Ulrich:

    经过所有建议和实现后、电流失真仍然存在。

    此致、

    SMPL 团队工作

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    我一直在等待您提供 ICOMP 波形、这些波形对应于不同线路和负载条件下的不同交流电流失真。   
    5月6日的帖子表明您将测量 ICOMP 并共享波形。   

    请对 ICOMP 使用1ms/div 扫描和0.5V/div、对整流输入 Rect+使用100V/div、对交流输入电流使用2A/div。  
    将零参考放置在同一水平刻度线上。  重点关注过零区域。

    此致、
    Ulrich

  • 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。

    您好!

    我们已经尝试测量 ICOMP 引脚上的波形、但已经遇到一些问题:

    1.尝试用"尖头与桶"方法直接测量波形(如建议)。

      结果:输入(AC)线路保险丝(额定值为6A)在输出电压为50Vdc (无负载)时烧断。   

    2.尝试使用运算放大器测量波形(单位增益缓冲模式下,串联10千欧电阻)。

      结果:PFC 未提升电压。

    3.尝试使用运算放大器来测量波形(在没有任何串联电阻的单位增益缓冲模式下)。

      结果:输入(AC)线路保险丝(额定值为6A)在输出电压为50Vdc (无负载)时烧断。

    电源电压:230V 交流、50Hz

    所需输出电压:400V 直流

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    您所描述的探测控制器的症状强烈表明交流电源未隔离。   

    示波器探头接地端连接至"充电箱接地端"、该接地端通过电线直接连接至接地端。
    如果您直接从建筑物交流电源插座或通过非隔离式可变变压器(例如 Variac)为 PFC 供电、则"范围 GND"将通过 PFC 二极管桥使交流输入短路、在最好的情况下熔断保险丝。  通常二极管桥也会损坏。    

    除非使用隔离探头或交流电源已隔离、否则不能安全地探测任何转换器(PFC 或其他)的初级侧。
    根据我的经验、高压隔离探头会使低电平信号失真、因此我始终使用常规的 X1和 X10探头进行调试、并使用隔离式交流电源为电路供电。  无论探针 GND 连接到哪个节点、都将使用接地 GND 电势。   

    交流电源可以来自电子交流电源(具有输入到输出隔离功能)或在 壁式插座和 PFC 输入之间使用50Hz 1:1隔离变压器。  您必须实现隔离。  
    同时探测多个信号时、探头 GND 必须全部连接到同一个参考节点。  不能有两个不同的基准 GND、否则将导致损坏。   

    此致、
    Ulrich

  • 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。

     Ulrich 您好、

    感谢您提供隔离建议。  

    这里、我附加了400W、800W 和1600W 的波形。

    通道1:输入电压(230VAC、50Hz)。

    通道2: 输入 电流。

    通道 3:在 ICOMP 引脚测得的电压。

    1.对于400W:

    2.对于800W:

     

    3.对于1600W:

    此致、

    SMPL 团队工作

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    感谢您提供 ICOMP 波形。  这种情况并不常见、从正常的意义上讲、ICOMP 信号与 具有接近过零处谷值的整流正弦电流更加相似。   

    相反、这些 ICOMP 的直流"下限"电平似乎约为1V 或更高。   
    "下限"似乎对应于电感器电流可能在 DCM (而非 CCM)下运行的区域。  
    较轻的负载具有更大的 DCM 和更高的"下限"电压。

    有关实验、请将两个电感器串联、以查看较高的电感是否会降低"下限"电压。  
    在相同的输出功率等级(400,800,1600W)下、我确实希望更高的 L 能够减少 DCM 运行次数。   

    请您安装第二个电感器时、我是否还可以请求在输入电压为230VAC 并输出为1600W 时获取的单个电感器电流开关周期的屏幕截图?   

    此致、
    Ulrich

  • 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。

     Ulrich 您好、

    我们已经将电感器值翻倍、但仍然面临同样的问题。

    这里、我附加了400W、800W 和1600W 的波形。

    通道1:输入电压(230VAC、50Hz)。

    通道2: 输入 电流。

    通道 3:在 ICOMP 引脚测得的电压。

    1.对于400W:

    2.对于800W:

    3.对于1600W:

    此致、

    SMPL 团队工作

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    在每张屏幕截图中、"直流下限"级别都略有下降、但我不确定原因或是否显著。  

    但我确实认为、直流电平的原因很大程度上导致了不良的 THDi。  
    我还没有答案、必须考虑更多这方面的问题。  

    由于今天已经实现了您的电路、您能否提供原理图的更新副本?  
    我希望确保我使用的是最新、正确的信息。  

    此致、
    Ulrich  

  • 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。

    Ulrich 您好、

    很抱歉这么晚才回复。

    我们使用的是之前提供的同一个原理图。

    [原理图: PFC 板 RND 0.00 SCH (2).pdf]

    这次我们只更改了电感值。

    此致、

    SMPL 团队工作

  • 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。

    您好、SMPL 团队:  

    感谢您重新发送原理图文件。  我很高兴没有发生任何变化(除了电感)。  

    此时、我只能想到 ICOMP 上的"直流下限"电压的一种可能:我怀疑 ISENSE 上有一些负输入失调电压。  
    原理图表明 ISENSE 上的几个元件未连接(NC)、不会导致任何问题。

    但我请求您 根据原理图验证您的电路板是否实际上已取消组装。
    事实上、我请求您删除所有被包络的部分、即使您确定 R13未被载入也是如此。

    此外、还请从电路板上移除 D4、并验证 C29为1nF、R14为220欧姆、不是一些不需要的值。  

    我希望消除除 R14-C29滤波器之外的任何因素都会影响来自 R1 (10mR)的 ISENSE 信号的可能性。  
    另外、请验证原理图控制器页面上的"GND_PFC"网是否直接连接到原理图功率级页面上的"PFC_GND"网。   

    我可能早就应该问过这个问题: 您是否尝试过用新的 UCC28180 IC 替换?  
    我问是否由于 ESD 或电路板调试探测错误或其他原因对 IC 造成了永久性损坏。   

    此致、
    Ulrich