UCC28780调试步骤
第一次使用这个芯片,发现并不像很多芯片那样,简单的出波形进行调试。通过翻译使用文档,进行了一次整理,做了学习记录。不足之处大家指正。
1、 芯片启动问题。
芯片启动有严格的启动要求。必须满足才能正常输出控制信号。我开始调试时就无法正常启动。
首先,元件必须完全正确焊接。如果完全焊接的话,UCC28780引脚对地,万用表二极管档,红笔接地,黑笔接各个引脚,显示在0.5到0.7之间。(我特别记录了单独焊接芯片时的SWS引脚对地二极管档是无穷大。)
其次正确理解各个引脚的定义。在初级电感量确定的情况下,确认RCS大小。
1、
这个公式确定了启动的一个必要条件。同时,也是安全调试的一个变量,在匝比一定的情况下,通过改变RVS1和RVS2。可以设定在较低的电压下进行调试。
在实例中,如果RVS1=39K,RVS2=10K,匝比为22:4,那么启动的最低电压就是78V。
同时这两个电阻也控制着输出过压保护。
在安全调试下,如果你是60V可调电源输入电压,想让芯片进行工作,我选择RVS1=20K,RVS2=10K,这样,在40V左右就可以让电源工作,进而观察波形。完全正确后在调整就好了。
2、退磁时间的选择。
这个电阻选择必须大于计算值。如果小于的话,容易引起波形的混乱。
这个电阻计算比较麻烦,在上管开通时有用。调试时选择稍微大点的就行,反正轻载时是无法进入连续模式。
热保护电阻,文档中说明小于9.5K保护,大于21.7K重新启动。调试时如果没有NTC电阻,焊接个大于50K的电阻,保证可靠调试是个不错的建议。
UCC28780的高压启动不同于传统的高压电阻限流启动。而是选择了一个耗尽型的高压NMOS,这个MOS耐压要远大于母线电压。
GAN的安全启动问题。我的理解,纳微的GAN芯片NV6115和NV6117是集成了驱动的。它的正常工作兼容的传统的芯片驱动电压范围。你可以选择多种芯片进行驱动。但是,前提是这个GAN必须先于PWM以前,有个可靠的电压源。这个电压范围是10V-30V之间,传统的芯片供电电压为12V-15V,都可以提供它工作的电压。
在这个方案中,我用的是TI文档中的示例原理,在这个原理图中,负责提供运行电压的NMOS和PMOS多次损坏或故障。特别是NMOS,我用的是2N7002,这里需要特别注意。如果变压器设计不合理,VDD电压不正常,这里就会损坏。需要更换。下图为文档这部分的原理图。
芯片电路完全检查,焊接无误后,在次方案中,推荐变压器初级电感不大于100uH,同时变压器初级电感不能太小,测试中推测,太小或者短路都有可能引起高压启动的NMOS损坏。比较电感量决定了启动时的电流上升速率,当时就是无聊外接变压器测试玩出来的结果。
这个公式也限制了工作电压的下限。RCS越大,LP越小,则工作电压就越低。但是在调试过程中,这个电压也不能无限低的啊,最少也要大于20V以上吧,因为UCC28780启动的电压要大于17.5V了,安全调试的电压还是基于60V可调电源的范围内,在40V以上就能工作就好了。这样就需要在调试时,RCS和LP这两个参数要在你想要的范围内。调试完成后,更改为你设计的值。RCS上0.28V的电流感应电压,是芯片启动的一个必须条件。
但是也是要注意一个问题。过流保护的限制是RCS上的电压大于0.6V。这也是芯片工作的条件。所以RCS取值要合理。
ACF的电路因为有个吸收钳位的上管。在实例中选择的是一个隔离芯片ISO7710FSD进行驱动。因为ISO7710FD的最大工作电压为5.5V,所以这里通过纳微GAN供电时,串了个2.2V是稳压二极管进行降压。我反正是随便买了点国产的2.4V稳压管用的,纳微的管子对驱动的电路需求很小,只要把隔离芯片的电压现在在安全电压范围内就可以了,国产的稳压管性能还是可以的。我最终的芯片工作电压在4.6V左右。
如果选择其他的隔离芯片,请参考芯片工作说明文档。在这种自举工作的半桥类驱动上,我更倾向与变压器隔离驱动。安全可靠,完全隔离。大功率驱动是首选方案。
全部理解了电路原理后,开始上电调试。调试首选隔离的可调电源,有更好的设备当然选择更好的了。UCC28780电源引脚电容那里额外焊接2个引脚,加5V电源,限流点设置低点,看看芯片是否正常,如芯片故障,或焊接短路。电流肯定过大,正常应该无电流的。
正常后,不要在这里加电了,改从输入电源部分加电,这里说明下。在UCC28780电源部分加电虽然可以测试芯片启动时VDD的波形。但是芯片并不会有驱动,反而会因为有其他未知的故障,损坏高压启动NMOS,这里用的H126。损坏原理不知。所以推荐从电源输入点加电启动。将电压升到25V左右,观察VDD电压波形应该为三角波。幅值从10V到17.5V左右,示波器周期间隔调整到ms档上观察。VDD上的电容大小影响它的周期。
辅助绕组的匝数决定了VDD上的电压范围,因为输出是可变的电压,电压档次为5V、9V、15V、20V。要在最高电压20V时满足芯片工作电压,同时也要在5V时,让芯片可靠工作,同时,芯片VS引脚还起到过压保护的功能,所以辅助绕组匝数要在一个范围内。
我选择了带稳压的辅助绕组,监控的是4T匝数的电压波形,13T的匝数绕组由线性稳压14.4V后提供给VDD。4T匝数在15V输出以前,都是小于VDD的,20V输出时为18.7V,大于线性稳压输出,此时由它供电,同时电压小于20V,如果直接输出20V电压时,这里可以安全供电。满足高压启动时,HVG处做限制的TVS管(我这里为省物料,用的20V的稳压管做保护)。
总结:
因为我选择的是RM10变压器,用N49牌号的铁氧体,在满载时,发热也算暖手的。在90V时,最高温升的是NTC电阻。输入电流在0.7A左右,所以发热还是很大的。高压时,变压器。电容的温升就体现出来了。次级同步整流管温升要高于GAN。
在额定输入电压下,20V输出频率就大于400KHz。相对GAN不算高,但是,我感觉在整体损耗的控制下。不如把电感控制在130UH左右,满功率时频率降到400KHz以下,这样波形也会好看多了。唯一不好的是,在芯片文档中,这样的电感量下,最低工作电压将上升,不能满足最低电压的启动标准。