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ZHCSRQ5B february 2023 – june 2023 UCC14141-Q1

PRODUCTION DATA

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

DWN|36
- MPSS132

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

订购信息

zhcsrq5b_oa

9.2.2.2 单个 R_LIM 电阻器选型

UCC14141-Q1 器件提供隔离式输出 VDD-VEE 作为其主输出。它还使用 VDD-VEE 作为其电源，提供了另一个输出 COM-VEE。由于两个输出都与输入隔离，并且共用 VEE 作为公共参考点，因此 UCC14141-Q1 输出可配置为两个正输出、两个负输出或一正一负两个输出，如图 9-6 所示。


(a) 双路输出，双正	(b) 双路输出，双负

(c) 双路输出，一正一负

图 9-6 双路输出配置

当模块配置为双路正输出或双路负输出时，R_LIM 电阻器是真正的限流电阻器。使用方程式 14，将 R_LIM 电阻器值设置为 V_OUT2 需要最大负载电流时的值。I_{VOUT2_max} 是 V_OUT2 输出的最大负载电流。

方程式 9.

R_{L I M} = \frac{V_{O U T 2}}{I_{V O U T 2_m a x}} - R_{L I M_I N T}

R_{LIM_INT} 是内部开关电阻值，典型值为 30Ω。

对于隔离式栅极驱动器应用，需要一个正输出和一个负输出。在这种情况下，VDD-VEE 是总输出电压，中间点成为参考点。由于 VDD 和 VEE 之间的总电压始终通过 FBVDD 反馈进行调节，因此 RLIM 引脚只需调节中点电压，以便能够提供正确的正负电压。可以通过 FBVEE 引脚来实现 RLIM 控制，如COM-VEE 电压调节中所述。

根据 UCC14141-Q1 汽车类 1.5W、12V V_IN、25V V_OUT、高密度、
> 5kV_RMS、隔离式直流/直流模块功率级运行输出电压软启动ENA 和 PG 电容器选型单个 R_LIM 电阻器选型RDR 电路元件选型，选择与电压比成正比的输出电容比时，电容器将形成分压器。中点电压必须自然提供正确的正负电压。同时，对于栅极驱动器电路，导通期间从正电源轨电容器拉出的栅极电荷会在关断期间反馈到负电源轨电容器，两个输出电源轨负载必须始终保持平衡。但是，由于栅极驱动器电路静态电流不平衡以及两个电源轨的电容容差，中点电压可能会随着时间的推移而发生偏移。RLIM 引脚提供相反的电流，可将中点电压保持在正确的电平。

如图 9-7 (a) 所示，在不考虑栅极电荷的情况下，栅极驱动器电路静态电流会以不同的方式加载正电源轨和负电源轨。净电流显示为中点的直流失调电流。

如图 9-7 (b) 所示，每次栅极驱动器电路打开主电源开关时，它都会将电荷从正负电源轨输出电容器中拉出。当模块功率级向次级侧供电，使这些电容器刷新时，会将相同的电荷馈入这两个电容器中。如果电容器值完全匹配，则电容中的电压上升将成比例。正负电压不会改变。但是，由于电容器容差，电容器值并不完全匹配。电压将以不同的比率上升，其中较小的电容器上升得更快。随着时间的推移，中点电压 COM 将拉至另一个值。其中一个电容器上的负载将导致电压不平衡。RLIM 功能可抵消电压不平衡并使 COM 电压恢复到稳压状态。


(a) 负载电流不平衡	(b) 电容不平衡

图 9-7 电压不平衡来源

由于这两个影响，R_LIM 必须提供足够的电流来补偿此失调电流。R_LIM 必须足够低以提供足够的电流，但不能太低，否则会在栅极驱动器的每个导通和关断边沿纠正中点电压，并产生过多的功率损耗。

使用以下 3 个公式选择的 R_LIM 电阻器可为负载提供足够的电流，其中值以这 3 个公式中的最低者为准。

方程式 10.

R_{L I M_M A X_H} = \frac{V_{V D D - C O M}}{{[\frac{C_{O U T 3} \times (1 - {∆ C}_{O U T 3})}{C_{O U T 2} \times (1 - {∆ C}_{O U T 2}) + C_{O U T 3} \times (1 - {∆ C}_{O U T 3})} - \frac{C_{O U T 3}}{C_{O U T 2} + C_{O U T 3}}] \times Q}_{G_T o t a l} \times f_{S W} + {∆ I}_{C O M_S O U R C E}} - R_{L I M_I N T}

其中

Q_{G_Total} 是电源开关的总栅极电荷。
f_SW 是栅极驱动器负载的开关频率。
当 I_COM-VEE>I_VDD-COM 时，∆I_{COM_SOURCE}=I_COM-VEE-I_VDD-COM。否则，∆I_{COM_SOURCE}=0A。

方程式 11.

R_{L I M_M A X_L 1} = \frac{V_{C O M - V E E}}{{[\frac{C_{O U T 2} \times (1 - {∆ C}_{O U T 2})}{C_{O U T 2} \times (1 - {∆ C}_{O U T 2}) + C_{O U T 3} \times (1 - {∆ C}_{O U T 3})} - \frac{C_{O U T 2}}{C_{O U T 2} + C_{O U T 3}}] \times Q}_{G_T o t a l} \times f_{S W} + {∆ I}_{C O M_S I N K}} - R_{L I M_I N T}

其中，当 I_COM-VEE<I_VDD-COM 时，∆I_{COM_SINK}=I_VDD-COM-I_COM-VEE。否则，∆I_{COM_SINK}=0A。

方程式 12.

R_{L I M_M A X_L 2} = \frac{V_{C O M - V E E}}{[(C_{O U T 3} + {T O L E R A N C E}_{C O U T 3}) \times \frac{0.10 x V_{C O M - V E E}}{3 m s}] + {∆ I}_{C O M_S I N K}} - R_{L I M_I N T}

R_LIM 值选择以下两者中的较小者：1) 电容器不平衡和负载所需的 R_LIM，由 R_{LIM_MAX_H} 和 R_{LIM_MAX_L1} 计算得出，或 2) 在给定负载电流的情况下，在 3ms 内响应 V_COM-VEE 瞬态所需的 R_LIM，由 R_{LIM_MAX_L2} 计算得出。

R_LIM 值决定 (COM–VEE) 调节的响应时间。R_LIM 值过低会导致振荡并可能使 (VDD–VEE) 过载。R_LIM 值过高可能会因响应缓慢而导致失调电压误差。如果 R_LIM 大于上述计算值，则没有足够的电流来为输出电容器充电，从而导致电荷不平衡，其中电压无法保持调节，并最终超过 OVP 或 UVP 故障阈值，这时器件将关断以提供保护。选择的 R_LIM 值应当接近三个计算结果中的最小值但比最小值小。

R_LIM 的功率损耗可根据下式推导出

方程式 13.

P_{R L I M} = \frac{{V_{V D D - C O M}}^{2}}{R_{L I M}} {D u t y}_{R L I M} + {({[\frac{C_{O U T 2} \times (1 - {∆ C}_{O U T 2})}{C_{O U T 2} \times (1 - {∆ C}_{O U T 2}) + C_{O U T 3} \times (1 - {∆ C}_{O U T 3})} - \frac{C_{O U T 2}}{C_{O U T 2} + C_{O U T 3}}] \times Q}_{G_T o t a l} \times f_{S W} + {∆ I}_{C O M_S I N K})}^{2} {\times R}_{L I M}

其中，Duty_RLIM 是相对于开关周期的 RLIM 引脚开关导通时间的占空比。根据经验，33% 是用于计算功率损耗的合理值。

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)

散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)

订购信息

9.2.2.2 单个 RLIM 电阻器选型

9.2.2.2 单个 R_LIM 电阻器选型