使用 UCC28782EVM-030 65W USB-C PD 高密度有源钳位反激式转换器
1 使用 UCC28782EVM-030 65W USB-C PD 高密度有源钳位反激式转换器
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2 通用德州仪器 (TI) 高压评估模块 (TI HV EVM) 用户安全指南
务必遵循 TI 的安装和应用说明，包括在建议的电气额定电压和功率限制范围内使用所有接口元件。务必采取电气安全防护措施，这样有助于确保自身和周围人员的人身安全。如需更多信息，请联系 TI 产品信息中心，网址为 http://support/ti./com。
保存所有警告和说明以供将来参考。
务必遵循警告和说明，否则可能引发电击和灼伤危险，进而造成财产损失或人员伤亡。
TI HV EVM 一词是指通常以开放式框架、敞开式印刷电路板装配形式提供的电子器件。该器件严格用于开发实验室环境，仅供了解开发和应用高压电路相关电气安全风险且接受过专门培训、具有专业知识背景的合格专业用户使用。德州仪器（TI）严禁任何其他不合规的使用和/或应用。如果不满足合格要求，应立即停止进一步使用 HV EVM。
- 工作区安全
- 保持工作区整洁有序。
- 每次电路通电时，合格观察员都必须在场监督。
- TI HV EVM 及其接口电子元件通电区域必须设有有效的防护栏和标识，指示可能存在高压作业，以避免意外接触。
- 开发环境中使用的所有接口电路、电源、评估模块、仪器、仪表、示波器和其他相关装置如果超过 50Vrms/75VDC，则必须置于紧急断电 EPO 保护电源板内。
- 使用稳定且不导电的工作台。
- 使用充分绝缘的夹钳和导线来连接测量探针和仪器。尽量不要徒手进行测试。
- 电气安全
作为一项预防措施，工程实践中通常需假定整个 EVM 可能存在用户完全可接触到的高电压。- 执行任何电气测量或其他诊断测量之前，需将 TI HV EVM 及其全部输入、输出和电气负载断电。再次确认 TI HV EVM 已安全断电。
- 确认 EVM 断电后，根据所需的电路配置、接线、测量设备连接和其他应用需求执行进一步操作，同时仍假定 EVM 电路和测量仪器均带电。
- EVM 准备就绪后，根据需要将 EVM 通电。
警告：EVM 通电后，请勿触摸 EVM 或其电路，它们可能存在高压，会造成电击危险。
- 人身安全
- 穿戴人员防护装备（例如乳胶手套或具有侧护板的安全眼镜）或将 EVM 放置于带有联锁装置的透明塑料箱中，避免意外接触。
安全使用限制条件：
勿将 EVM 作为整体或部分生产单元使用。
3 说明
UCC28782EVM-030 是一个 65W USB-C PD 评估模块 (EVM)，用于评估笔记本电脑充电和其他应用中所使用的离线有源钳位反激式适配器。该 EVM 符合 CoC 第 2 级和 DoE 第 6 级标准的能效要求。该 EVM 的用途是进行评估，不是最终产品。UCC28782EVM-030 将 90VRMS 的输入电压转换为 264VRMS，再降压转换为 USB-C PD 可选输出电压 20VDC（最大 3.25A）以及 5VDC、9VDC 和 15VDC，最大输出额定电流为 3.00A，过功率限制为 160ms。此设计中使用的主要器件是有源钳位反激式控制器 UCC28782 和集成式 GaN 半桥 LMG2610。在为此电路板加电之前，请仔细阅读本用户指南。
图 3-1 UCC28782EVM-030 顶视图
图 3-2 UCC28782EVM-030 底视图
图 3-3 高密度配置4 电气性能规格
| 参数 | 测试条件 | 最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 输入特性 | ||||||
| VIN | 输入线路电压 (RMS) | 90 | 115/230 | 264 | V | |
| fLINE | 输入线路频率 | 47 | 50/60 | 63 | Hz | |
| PSTBY | 空载时的输入功率 | VIN = 115V/230VRMS，IOUT = 0A | 48/58 | mW | ||
| P0.25W | 0.25W 负载下的输入功率 | VIN = 115/230VRMS，POUT = 250mW | 345/385 | mW | ||
| 输出特性 | ||||||
| VOUT | 输出电压 (USB-C PD) VIN = 90V 至 264VRMS | IOUT = 0A 至 3.25A | 19.950 | V | ||
| IOUT = 0A 至 3.00A | 15.060 | |||||
| 9.050 | ||||||
| 5.050 | ||||||
| IOUT | 满载额定输出电流 VIN = 90V 至 264VRMS | VOUT = 20.0V | 3.250 | A | ||
| VOUT = 5.0V、9.0V 或 15.0V | 3.000 | |||||
| VOUT_pp | 输出纹波电压 VIN = 115V/230VRMS | VOUT = 20.0V，IOUT = 0A 至 3.25A | 150 | mVpp | ||
| VOUT = 15.0V，IOUT = 0A 至 3.00A | 150 | |||||
| VOUT = 9.0V，IOUT = 0A 至 3.00A | 150 | |||||
| VOUT = 5.0V，IOUT = 0A 至 3.00A | 150 | |||||
| VOUT_Δ | 由于负载升压/降压而产生的输出电压偏差（在 100Hz 速率下，IOUT 阶跃在 0 至 100% 负载之间变化） | VOUT = 20.0V | -604/340 | mVpp | ||
| VOUT = 15.0V | -584/360 | |||||
| VOUT = 9.0V | -404/304 | |||||
| VOUT = 5.0V | -404/304 | |||||
| POUT_opp | 过功率保护阈值 | VIN = 90V 至 264VRMS | 70 | W | ||
| 系统特性 | ||||||
| η | 满载效率 (VIN= 115V/230VRMS) | VOUT = 20V，IOUT = 3.25A | 94.6/94.4 | % | ||
| VOUT = 15V，IOUT = 3.00A | 94.8/94.6 | |||||
| VOUT = 9V，IOUT = 3.00A | 94.2/93.8 | |||||
| VOUT = 5V，IOUT = 3.00A | 92.9/88.1 | |||||
| η | 4 点平均效率(1) VIN= 115V/230VRMS | VOUT = 20V（CoC 2 级，89.0%） | 94.2/93.1 | % | ||
| VOUT = 15V（CoC 2 级，88.9%） | 93.9/91.8 | |||||
| VOUT = 9V（CoC 2 级，87.3%） | 92.0/89.3 | |||||
| VOUT = 5V（CoC 2 级，81.8%） | 89.3/83.6 | |||||
| η | 10% 负载时的效率 VIN= 115V/230VRMS | VOUT = 20V（CoC 2 级，79.0%） | 90.8/85.0 | % | ||
| VOUT = 15V（CoC 2 级，78.9%） | 89.3/84.1 | |||||
| VOUT = 9V（CoC 2 级，77.3%） | 88.3/82.2 | |||||
| VOUT = 5V（CoC 2 级，72.5%） | 87.4/81.0 | |||||
| TAMB | 环境工作温度范围 | VIN = 90V 至 264VRMS，IOUT = 0A 至 3.00A (5V/9V/15V) 或 3.25A (20V) | 25 | °C | ||
5 原理图
6 说明
6.1 典型应用
- USB-C PD 电源适配器
- USB-C PPS 电源适配器
- 交流/直流或直流/直流辅助电源
- 用于笔记本电脑、平板电脑、电视和机顶盒的高密度交流/直流转换器/适配器
6.2 在具有 USB-C PD 通信功能的负载上使用该 EVM
UCC28782EVM-030 装有 USB-C PD 控制器 (WT6636F)，需要通过板载 USB-C 连接器与 USB-C PD 负载进行外部连接，以便调整电路板输出来获得 5V、9V、15V 或 20V 电压。为了进行电路板评估，需要 USB-C PD 通信负载。例如，PM110、USB Power Delivery Tester 和 PassMark 软件就是这种负载。如果没有此类通信负载，电路板输出 USB-C 连接器 (J1) 将不提供输出电压。此外，为了通过 5V、9V 和 15V 电压获得 3.00A 的满载电流，可以使用不带 E 标记的 USB-C 电缆，但为了在 20V 输出下获得 3.25A 电流，则必须使用带 E 标记的 USB-C 电缆。如果需要在没有 USB-C PD 通信功能的负载上进行测试，下一节将介绍如何修改电路板以进行测试。
6.3 在不具有 USB-C PD 通信功能的负载上使用该 EVM
通常，需要有 USB-C PD 通信负载才能进行评估。如果没有此类具有 USB-C PD 通信功能的负载，电路板不会在 USB-C (J1) 连接器上提供输出电压。在这种情况下，可以从 C37 获取电路板输出电压，但只能获得 5V 和最高 3.00A 的电流。
7 测试设置
7.1 测试设置要求
安全性：此评估模块并未进行封装，电路板中存在超过 50VDC 的可接触电压。
隔离输入变压器：此 EVM 的输入端上应连接额定值适用的 1:1 隔离变压器，该变压器构造为通过增强型绝缘、双重绝缘或连接到保护导体端子的网屏将初级绕组与次级绕组隔离开来。
- 如果您没有接受过安全处理和测试功率电子产品方面的培训，请不要测试此评估模块。
- EVM 通电后，请勿接触 EVM 或其电路，它们可能存在高压，会造成电击危险。
- 注意表面高温。接触可能会导致烫伤。请勿触摸！
- 在进行测试之前，请仔细阅读本用户指南。
电压源：能够提供 264VRMS 且能够处理 100W 功率级别的隔离式交流电源或可变交流变压器。警告：进行测试时，请勿对该板施加直流电压，否则可能会造成损坏。如果必须使用直流电压源，则需要通过增加 R3 = 0Ω 并移除 Q3 以将 XCD 引脚接地。
电压表：数字电压表
功率分析仪：能够测量 1mW 至 100W 输入功率并能够处理 264VRMS 输入电压。一些功率分析仪可能需要使用精密分流电阻器来测量输入电流，以便测量 5W 或更低的输入功率。请阅读功率分析仪的用户手册，以了解正确测量全功率和待机功率的设置。
示波器：
- 4 通道、500MHz 带宽。
- 能够处理 600V 电压的探头。
输出负载：能够在 20V 条件下处理 100W 的电阻负载或电子负载。
建议线规：绝缘 22 AWG 至 18 AWG。
注意：请勿在无人照看的情况下使 EVM 通电。
！！请勿向此电路板施加直流电压源，否则可能造成损坏！！（请参阅上方的电压源设置）
7.2 测试设置图
图 7-1 UCC28782EVM-030 测试设置图7.3 测试点
| 端子和测试点 | 名称 | 说明 | |
|---|---|---|---|
| J1 | 位置 J1 端子 | J1 | USB-C |
| J2-L | 位置 J2 端子 | 低电平 | 交流电压输入 - 线路 |
| J2-N | N | 交流电压输入 - 中性 | |
| TPL | 输入测试点 | TPL | 交流输入监测 - 线路 |
| TPN | 输入测试点 | TPL | 交流输入监测 - 中性 |
| TP1 至 TP4 | 悬空测试点 | TP1、TP2、TP3、TP4 | 悬空需要焊接连接，如果不使用，则将其保持悬空 |
| TP5 至 TP8 | 悬空测试点 | TP5、TP6、TP7、TP8 | 悬空需要焊接连接，如果不使用，则将其保持悬空 |
8 性能数据和典型特性曲线
8.1 20Vout 时的 4 点平均效率结果
VIN (VRMS) | PIN (W) | VOUT (V) | IOUT (A) | POUT(%) | 效率 | 4 点平均效率 | 满负载情况下的平均开关频率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
90.06 | 70.10 | 20.03 | 3.25 | 100% | 93.2% | 150kHz | |
89.9 | 51.8200 | 20.02 | 2.442 | 75% | 94.3% | ||
90.0 | 34.64 | 20.01 | 1.631 | 50% | 94.2% | ||
90.0 | 17.66 | 19.99 | 0.822 | 25% | 93.0% | ||
90.1 | 7.32 | 19.98 | 0.335 | 10% | 91.6% | ||
115.08 | 68.80 | 20.03 | 3.25 | 100% | 94.6% | 94.25% | 160 kHz |
115.0 | 51.49 | 20.02 | 2.443 | 75% | 95.0% | ||
115.0 | 34.66 | 20.00 | 1.632 | 50% | 94.2% | ||
115.1 | 17.62 | 19.98 | 0.822 | 25% | 93.2% | ||
115.1 | 7.35 | 19.97 | 0.334 | 10% | 90.8% | ||
230.2 | 68.90 | 20.00 | 3.250 | 100% | 94.4% | 93.09% | 220 kHz |
230.2 | 51.73 | 20.02 | 2.442 | 75% | 94.5% | ||
230.2 | 35.07 | 20.00 | 1.631 | 50% | 93.0% | ||
230.2 | 18.17 | 19.98 | 0.823 | 25% | 90.5% | ||
230.2 | 7.86 | 19.97 | 0.334 | 10% | 85.0% | ||
265.24 | 69.20 | 20.04 | 3.25 | 100% | 94.1% | 230 kHz | |
265.2 | 51.93 | 20.02 | 2.443 | 75% | 94.2% | ||
265.2 | 35.30 | 19.99 | 1.630 | 50% | 92.3% | ||
265.23 | 18.49 | 19.98 | 0.823 | 25% | 88.9% | ||
265.2 | 8.14 | 19.97 | 0.336 | 10% | 82.4% | ||
CoC 2 级，4 点平均 | 89.0% | ||||||
CoC 2 级，10% 负载 | 79.0% | ||||||
8.2 15Vout 时的 4 点平均效率结果
|
VIN (VRMS) |
PIN (W) |
VOUT (V) |
IOUT (A) |
POUT(%) |
效率 |
4 点平均效率 |
满负载情况下的平均开关频率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
89.94 |
48.05 |
15.04 |
3.00 |
100% |
94.0% |
155 kHz |
|
|
90.0 |
35.8700 |
15.02 |
2.254 |
75% |
94.4% |
||
|
90.0 |
24.22 |
15.01 |
1.508 |
50% |
93.4% |
||
|
90.0 |
12.36 |
14.99 |
0.759 |
25% |
92.1% |
||
|
90.1 |
5.14 |
14.98 |
0.310 |
10% |
90.4% |
||
|
114.99 |
47.61 |
15.04 |
3.00 |
100% |
94.8% |
93.93% |
176 kHz |
|
115.0 |
35.73 |
15.02 |
2.255 |
75% |
94.8% |
||
|
115.0 |
24.11 |
15.01 |
1.506 |
50% |
93.7% |
||
|
115.1 |
12.33 |
14.99 |
0.760 |
25% |
92.4% |
||
|
115.1 |
5.20 |
14.98 |
0.310 |
10% |
89.3% |
||
|
230.2 |
47.7 |
15.0 |
3.0 |
100% |
94.6% |
91.76% |
192 kHz |
|
230.2 |
36.44 |
15.02 |
2.255 |
75% |
92.9% |
||
|
230.2 |
24.60 |
15.00 |
1.506 |
50% |
91.9% |
||
|
230.2 |
12.99 |
14.99 |
0.760 |
25% |
87.6% |
||
|
230.2 |
5.51 |
14.98 |
0.309 |
10% |
84.1% |
||
|
265.2 |
47.9 |
15.0 |
3.0 |
100% |
94.3% |
190 kHz |
|
|
265.2 |
36.70 |
15.02 |
2.255 |
75% |
92.3% |
||
|
265.2 |
24.88 |
15.00 |
1.509 |
50% |
91.0% |
||
|
265.2 |
13.35 |
14.99 |
0.760 |
25% |
85.4% |
||
|
265.2 |
5.68 |
14.98 |
0.310 |
10% |
81.7% |
||
|
CoC 2 级，4 点平均 |
88.9% |
||||||
|
CoC 2 级，10% 负载 |
78.9% |
||||||
8.3 9Vout 时的 4 点平均效率结果
|
VIN (VRMS) |
PIN (W) |
VOUT (V) |
IOUT (A) |
POUT(%) |
效率 |
4 点平均效率 |
满负载情况下的平均开关频率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
90.0 |
28.9900 |
9.04 |
3.005 |
100% |
93.7% |
133 kHz |
|
|
90.0 |
22.21 |
9.02 |
2.258 |
75% |
91.7% |
||
|
90.0 |
15.84 |
9.00 |
1.510 |
50% |
85.8% |
||
|
90.0 |
7.54 |
8.99 |
0.762 |
25% |
90.81% |
||
|
90.0 |
3.14 |
8.98 |
0.313 |
10% |
89.3% |
||
|
115.0 |
28.8100 |
9.03 |
3.003 |
100% |
94.2% |
91.95% |
140kHz |
|
115.0 |
21.97 |
9.02 |
2.258 |
75% |
92.7% |
||
|
115.1 |
14.99 |
9.00 |
1.509 |
50% |
90.6% |
||
|
115.1 |
7.58 |
8.98 |
0.762 |
25% |
90.3% |
||
|
115.1 |
3.17 |
8.97 |
0.313 |
10% |
88.6% |
||
|
230.2 |
28.9300 |
9.04 |
3.005 |
100% |
93.8% |
89.28% |
132 kHz |
|
230.2 |
22.44 |
9.02 |
2.257 |
75% |
90.7% |
||
|
230.2 |
15.34 |
9.00 |
1.510 |
50% |
88.6% |
||
|
230.2 |
8.15 |
8.98 |
0.762 |
25% |
84.0% |
||
|
230.2 |
3.39 |
8.97 |
0.313 |
10% |
82.8% |
||
|
265.2 |
29.0700 |
9.03 |
3.005 |
100% |
93.4% |
129 kHz |
|
|
265.2 |
22.7000 |
9.02 |
2.258 |
75% |
89.7% |
||
|
265.2 |
15.51 |
9.00 |
1.510 |
50% |
87.6% |
||
|
265.2 |
8.41 |
8.98 |
0.762 |
25% |
81.4% |
||
|
265.2 |
3.50 |
8.97 |
0.313 |
10% |
80.47% |
||
|
CoC 2 级，4 点平均 |
87.3% |
||||||
|
CoC 2 级，10% 负载 |
77.3% |
||||||
8.4 5Vout 时的 4 点平均效率结果
|
VIN (VRMS) |
PIN (W) |
VOUT (V) |
IOUT (A) |
POUT(%) |
效率 |
4 点平均效率 |
满负载情况下的平均开关频率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
90.0 |
16.2 |
5.01 |
2.99 |
100% |
92.5% |
95 kHz |
|
|
90.0 |
12.60 |
4.99 |
2.246 |
75% |
89.0% |
||
|
90.0 |
8.47 |
4.97 |
1.498 |
50% |
88.0% |
||
|
90.1 |
4.25 |
4.96 |
0.751 |
25% |
87.6% |
||
|
90.1 |
1.69 |
4.95 |
0.302 |
10% |
88.4% |
||
|
115.05 |
16.13 |
5.01 |
2.99 |
100% |
92.9% |
89.27% |
96kHz |
|
115.1 |
12.59 |
4.99 |
2.246 |
75% |
89.0% |
||
|
115.1 |
8.50 |
4.97 |
1.499 |
50% |
87.7% |
||
|
115.1 |
4.26 |
4.95 |
0.751 |
25% |
87.4% |
||
|
115.1 |
1.71 |
4.94 |
0.301 |
10% |
87.4% |
||
|
230.19 |
17.02 |
5.01 |
2.99 |
100% |
88.1% |
83.63% |
82 kHz |
|
230.2 |
13.40 |
4.99 |
2.246 |
75% |
83.6% |
||
|
230.2 |
9.11 |
4.97 |
1.498 |
50% |
81.8% |
||
|
230.2 |
4.59 |
4.95 |
0.751 |
25% |
81.1% |
||
|
230.2 |
1.85 |
4.94 |
0.303 |
10% |
81.0% |
||
|
265.23 |
17.40 |
5.01 |
2.99 |
100% |
86.1% |
79 kHz |
|
|
265.2 |
13.7700 |
4.99 |
2.246 |
75% |
81.4% |
||
|
265.2 |
9.45 |
4.97 |
1.498 |
50% |
78.8% |
||
|
265.2 |
4.73 |
4.95 |
0.751 |
25% |
78.7% |
||
|
265.2 |
1.91 |
4.94 |
0.301 |
10% |
77.9% |
||
|
CoC 2 级，4 点平均 |
81.8% |
||||||
|
CoC 2 级，10% 负载 |
72.5% |
||||||
