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[参考译文] TIDA-010038:输出电压范围扩展

Guru**** 655270 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC256404, UCC256301, CSD19533Q5A
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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1110100/tida-010038-extension-of-output-voltage-range

器件型号:TIDA-010038
主题中讨论的其他器件: UCC256404UCC256301CSD19533Q5A

尊敬的支持:

我们正在尝试通过一些修改来实施 TIDA-010038参考设计;主要设计具有与温度相关的输出电压。 所需的电压范围为26.5V 至29.5V (温度优化型电池充电器)。 遗憾的是、我们存在一些稳定性问题。 在接近电压范围顶部时(无负载时>28.4V,负载时>27.4),稳定性问题就会产生影响。 在有负载或无负载的情况下、当输出电压达到约29V 时、系统也会变得不稳定(成功启动后)。

到目前为止、我们已经试验了(没有成功)以下方面:
-我们已停用恒流功能(R30开路且 U6B.PIN6接地)。
-我们添加了第二个22nF 电容器,从 Q2.pin4到 C13/t1.pin3 (另一个论坛主题中讨论的分离电容器配置)。

我们在示波器中附加了许多屏幕截图。 有些会在正常运行时显示我们的电路、有些则会说明我们存在的问题。 在屏幕截图中、我们展示了电压输出、电流感应放大器的输出(其引脚仅馈入示波器、而不是电源电路)以及变压器顶部的磁性拾取器。

您能否就问题的根本原因和解决提出进一步的测试/改进或想法?
是否有任何具体的测量可以帮助我们更好地了解我们的问题?

此致、
Pantelis

24V 输出、~3.5A 负载(工作稳定)

27V 输出电压、~4A 负载 (工作稳定)

28V 输出 电压、负载为~4A、变压器上有拾取电压(启动失败)

29V 输出、无负载 、变压器上的拾取电压(启动失败)

详细视图:29V 输出电压、4A 负载、 变压器拾取(启动失败)、可忽略毛刺脉冲。

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    您好!

    我们需要一些时间来了解您的问题和波形。

    在我们提供任何解决  方案之前、我建议您检查/捕获 Vcc、RVcc 和 Isen、以查看 OVP、UVP 或 OCP 是否触发。

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    好的、我们将检查并捕获您建议的波形。 我们忘记了一个重要注意事项:由于可用性、我们使用 UCC256404而不是 UCC256301实现了该设计。 但我们被告知它是引脚对引脚和功能等效的、因此我们继续进行了操作。 谢谢!

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    您好,

    故障波看起来像断续、您可以检查断续频率是否与您设置的频率相同、然后检查触发保护的信号   

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    大家好、

    我们返回相关信号的一些波形:

    如果不清楚、则最大电压为 Vcc:27.2V、RVcc:13.6V 和560 ms 周期。

    以下是 ISNS 引脚的特写:

    我们不确定您所谓的"断续频率"是什么意思。 如果您是指故障后的重启时间、它是否在1秒内修复? 我们尝试在数据表和设计指南中找到如何重新编程重启频率、但我们找不到它。 请您告诉我们正确的方向吗?

    此致、

    Pantelis

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    您似乎触发了 OCP2 (2ms 计时器的平均故障)、这意味着启动电流过大。

    您对 TIDA-010038有何变化?

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    我们所做的最重要的更改(我们可以想到)是:

    1) 1)我们更改了以下器件
    -从 UCC256301到 UCC256404
    -从 CSD19533Q5A 到 IRFH5010TRPBF
    (因为我们无法在任何地方买到)

    2)我们更改了分压器(R40、R41和其余部分)以产生更高的输出电压。
    3)我们已禁用恒流功能(R30开路且 U6B.PIN6接地)。
    4) 4)我们添加了第二个22nF 电容器、从 Q2.pin4到 C13/t1.pin3 (另一个论坛主题中讨论的分离电容器配置)

    其余组件为原始 BOM 中列出的组件或等效组件。

    我们的问题是否与 SR MOSFET 的选择有关?

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    您好、Pentelis、

    我看到关键消息"您增加了输出电压"。 这将引入很多问题、例如 LLC 增益能力、Vcc 的辅助绕组电压。

    您能否先将其改回并检查您的变压器?

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    Desheng、您好!

    在进行任何更改之前、我们首先在标称电压(24V)下进行了测试、 测试结果正常。

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    如果是  这样、您需要将次级绕组增加1~2匝。

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    我们希望避免对变压器进行更改、直到我们无法执行其他操作。 我们还有其他选择要探索吗?

    现在、在连接4A 电阻负载的情况下、我们无法在大约27V 的电压下启动它。 设计指南指出、电源的可调范围为22V 至28V。 设计指南是否错误? 我们是否还没有意识到或不考虑其他限制?

    作为另一种方法、如果我们将所需的输出限制在28V、我们能否在不更改变压器的情况下使其可靠工作? 如果是、需要什么?

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    尊敬的 Pantelis:

    原始设计人员可能没有仔细检查该临界条件的启动。  现在我们来解决它。

    首先、请检查27V4A 启动期间 MOSFET 的初级谐振电流和 VDS 情况、我想 LLC 可能会进入电容区并失去 ZVS、这应该避免。 如果是、您必须调整谐振回路或变压器。

    然后、让我们降低启动斜率、  并减小初级启动电流、以避免在软启动期间触发 OCP2。

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    Desheng、您好!

    感谢您提供的指导、我们将研究如何进行您要求的测量。

    同时、我们注意到 TIDA-010038设计指南中的内容。 在第12页、公式(27)中、Lm 的结果为450uH、在公式(30)中舍入到标准480uH。 然后、在等式(33)和第2.3.2.19段中、Lm 的值变为408uH。 BOM 中的变压器的初级电感为400uH、这就是我们使用的方法。 这是错误还是我们误解了什么? 这是否会影响我们的情况?

    此外、计算得出的匝数比为8.25、但对于所有公式8.5、均使用。 指南中确实提到了这种变化,但这种小的四舍五入是否会以消极的方式影响到我们的边缘情况?

    我们将报告谐振电流和 VDS 的测量结果。

    谢谢、此致、
    Pantelis

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    变压器数据表附于下方、其规格应为400uH。 而且、其泄漏电流为50uH。

    e2e.ti.com/.../750344060_2C00_Rev03-datasheet-new_2800_for-TI_2C00_SH_2C00_-UCC25630_2C00_24V6.25A_2C00_ER28_2D00_14_2900_.pdf

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    数据表与 Wurth 提供的数据表相同、可在 https://www.we-online.com/catalog/datasheet/750344060.pdf 找到

    请原谅我的坚持、但我们也在尝试从指南中计算出计算结果。  那么、我们想知道、在后面的公式中、480uH 的值是如何变为408uH 的? 从480到408、它看起来像是一个拼写错误、这是可能的吗? 泄漏电感如何影响方程、是否添加到初级电感中?

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    在计算后更有可能对其进行调整。  

    我也不知道背后的原因、可能与 ZVS 有关。

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    尊敬的 Desheng 您好:

    我们在 ISNS 引脚捕获了初级谐振电流、探测了 C6和 R17之间的结。 我们还捕获了半桥 MOSFET 的 VDS'。 这里是波形、这是 Aprox 24V 下正常运行的波形、其余是启动故障。

    24V 正常工作。  所有信号均以 GND 为基准

    28V 负载启动、故障周期

    带负载的28V 启动、开始缩放

    28V 负载启动、在不稳定性周期之间缩放

    在 我们尝试寻找其他解决方案的同时、我们还在探索更换变压器的可能性。 我们正在与我们的制造商交谈、但如果您有这些信息、我们需要您提供更多信息。 具体而言、 绕组的绝对匝数(现在我们只有匝数比)、磁芯材料及其磁导率以及变压器重现所需的其他任何东西。

    谢谢!

    Pantelis

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    在您的第一个图中、ISNS 小于1V、但在您的最后一个图中、它大于2V。 这表明谐振电流因某种原因增大并触发 OCP2。

    您需要弄清在这种情况下电流为何如此大、并在启动时抑制电流。 或者、只需提高 OCP 阈值电平、 并确保 MOSFET 能够承受该电流。

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    如果我们降低 Risns、OCP 阈值会增加、这是正确的吗? (设计中的 R17) OCP 能否解释为什么我们在29V 电压下启动时遇到问题、即使根本没有负载?

    此外、变压器的确切规格、设计指南或数据表中未提及的规格如何? 它们是否可用、或者我们应该尝试对其进行反向工程?

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    您好!

    1、是的、较低的 Risns 将增大 OCP 阈 值、您可以尝试增大 LL/SS 引脚上的电容以降低启动周期。

    2、抱歉、我也没有此信息。  

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    Desheng、您好!

    遗憾的是、这两种更改都不起作用。 我们将 Risns 减小到75R、然后恢复更改、并将 SS 引脚上的电容更改为~100nF。 在这两种情况下、问题仍然存在(在28V 负载下不启动)。 您还能想到其他建议吗? 谢谢你。

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    尊敬的 Pantelis:

    我已经问过我们的产品线、希望他们能在这方面为您提供更多帮助。

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    尊敬的 Pantelis:

    我获得了以下信息、将 UCC25630x 更改为 UCC25640x。

    此外,要降低软启动电流,您可以降低 SS 上的初始电压,这样开关频率将以更高的频率开始。

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    尊敬的 Pantelis:

    由于输出电压从24V 变为29V、因此最好将匝数比从8.5更改为6.8。

    如果您坚持使用8.5的变压器比、LLC 可能会触发 ZCS 保护、因为升压能力不足。

    在您的实际调试中、您是否在 BW 引脚上安装了 R14?

    如果安装了 R14、cotnroller 还可能在 BW 引脚触发 OVP。

    希望这对您有所帮助。