ZHCABN2 February   2022 UCC14240-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 引言
    1. 1.1 引脚配置和功能
  4. 三相牵引逆变器
  5. 栅极驱动偏置要求
    1. 3.1 栅极驱动偏置架构
    2. 3.2 IGBT 与 SiC
    3. 3.3 确定所需偏置电源
    4. 3.4 输入电压要求
    5. 3.5 输出电压要求
  6. 单路正隔离式输出电压
  7. 双路正负输出电压
  8. 双路正输出电压
  9. 电容器选型
  10. RLIM 限流电阻器
    1. 8.1 RLIM 功能描述
    2. 8.2 RLIM 双路输出配置
      1. 8.2.1 CVEE 高于标称值且 CVDD 低于标称值
      2. 8.2.2 CVEE 低于标称值且 CVDD 高于标称值
      3. 8.2.3 栅极驱动器静态电流:IQ_VEE > IQ_VDD
      4. 8.2.4 栅极驱动器静态电流:IQ_VEE < IQ_VDD
      5. 8.2.5 CVEE 高于标称值且 CVDD 低于标称值:IQ_VEE > IQ_VDD
      6. 8.2.6 CVEE 低于标称值且 CVDD 高于标称值:IQ_VEE < IQ_VDD
    3. 8.3 RLIM 单路输出配置
  11. UCC14240-Q1 Excel 设计计算器工具
  12. 10散热注意事项
    1. 10.1 热阻
    2. 10.2 结至顶部热特性参数
    3. 10.3 热性能测量和 TJ 计算示例
  13. 11使能 (ENA) 和电源正常引脚 (/PG)
  14. 12PCB 布局布线注意事项
  15. 13参考设计示例
  16. 14总结
  17. 15参考文献

输入电压要求

UCC14240-Q1 需要 21V<VIN<27V 范围内的 24V 标称直流输入电压。12V HEV、EV 电池是产生 24V 电压的主要来源,由于两者都位于 LV 侧,非隔离式直流/直流转换器可用于提供所需的 24V。大多数 12V EV 电池的最小/最大电压范围通常在 6V<VBAT<28V 之间,但最高可达 40V。UCC280x-Q1 系列的通用 PWM 控制器是一个不错的选择,因为其提供广泛的 12V 兼容 UVLO 选项。这些 PWM 是具有汽车级温度额定值、符合 AEC-Q100 标准的控制器,可提供 50% 或 100% 最大占空比,并采用标准 8 引脚 SOIC 封装。在半分布式架构中,与 UC14240-Q1 兼容的反激式转换器仅需要为高侧提供至少 7.5W(3 个 UCC14240-Q1)的功率,对于完全分布式偏置架构,则需要 15W。

设计一个能够提供足够电流以满足多达六个 UCC14240-Q1 偏置稳压器同时开启的启动需求的前置稳压器至关重要。根据 12V 电池的电压范围,合适的前置稳压器拓扑可以是升压、SEPIC、反激式或推挽式直流/直流转换器。应考虑以下建议:

  • 升压、SEPIC 或反激式拓扑是连接到 UCC14240-Q1 输入电压的电压源。根据总偏置功率和初级启动电流,一定要确保前置稳压器上有足够的输出电容来保证可靠的启动。
  • 在连续导通模式 (CCM) 下工作时,升压、SEPIC 和反激式拓扑都有一个右半平面零点 (RHPZ) 作为其控制环路受控体的一部分。最小 RHPZ 频率将强制降低交叉频率以确保环路稳定性。交叉频率较低将导致启动期间的动态响应较差,从而导致输出电压下冲低于 UCC14240-Q1 最小输入。当前置稳压器输出上没有足够的储能电容时,由于 UCC14240-Q1 输入电压不足,这可能会导致启动抖动甚至启动失败。或者,将这些转换器拓扑设计为在不连续导通模式 (DCM) 下作为电流模式控制 (CMC) 运行很有帮助。这将减轻 RHPZ 的影响,并可实现更高的交叉频率、更好的环路稳定性和改善启动期间的动态响应。
  • 在 CCM、CMC 下工作时,如果升压、SEPIC 或反激式的占空比远高于 50%,则可能需要进行大量的斜率补偿以防止次谐波振荡的发生。在轻载启动期间,控制将显示为电压模式控制 (VMC),但补偿将针对 CMC。当在 DCM、CMC 下工作时,由于不需要进行斜率补偿,故消除了该问题。
  • 推挽式前置稳压器与升压、SEPIC 或反激式不同。推挽是一种降压派生的拓扑,其中包括一个输出电感器,使其显示为 UCC14240-Q1 输入的电流源。推挽非常适合低输入电压运行,例如 12V,并且这种拓扑没有 RHPZ 的问题,因此控制环路交叉相对要高得多。
  • 无论使用哪种拓扑,都建议在 UCC14240-Q1(或多个 UCC14240-Q1)尝试启动之前让前置稳压器输出达到完全稳压。