UCC39421 3.3-V SEPIC 評估板使用指南

一、引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，SEPIC（單端初級電感變換器）轉(zhuǎn)換器是一種常用的電源轉(zhuǎn)換拓撲結(jié)構(gòu)。TI 的 UCC39421 SEPIC 演示板實現(xiàn)了一個完整的 330 - kHz、3.3 - V SEPIC 轉(zhuǎn)換器。用戶只需提供輸入電壓和負載，就能進行相關(guān)測試和評估。下面我們詳細了解一下這塊評估板的特性和操作方法。

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二、評估板特性

1. 固定頻率運行：330 - kHz 固定頻率運行，確保了穩(wěn)定的輸出。
2. 同步整流：采用同步整流技術(shù)，提升了轉(zhuǎn)換效率。
3. 電流模式控制：電流模式控制有助于提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
4. 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為 1.8 V 至 6.0 V，能適應(yīng)多種電源輸入情況。
5. 穩(wěn)定輸出：可提供 3.3 V 輸出電壓，最大負載電流達 1 A，且在 1 - A 負載下輸出紋波峰 - 峰值小于 50 mV。
6. 高效率：最高效率可達 90%，能有效降低功耗。
7. PFM 模式：輕載時自動切換到 PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式，進一步提高效率。
8. 同步/關(guān)斷輸入：支持同步操作和關(guān)斷功能，方便系統(tǒng)控制。

三、操作說明

3.1 輸入電壓和最大負載

• 轉(zhuǎn)換器在 1.8 Vdc 至 6.0 Vdc 的輸入電壓下運行。運行后，輕載時輸入電壓可低至 1.5 V。最大允許負載取決于輸入電壓，低輸入電壓時，雙 MOSFET 可能過熱或觸發(fā)峰值電流限制。當(dāng)輸入電壓為 2.5 V 或更高時，負載可穩(wěn)定達到 1 A。需注意，絕對最大輸入電壓不得超過 8.0 Vdc。
• 若要提供更高的負載電流，可以使用更大的 MOSFET 并增加散熱措施，同時降低電流檢測電阻（R10）的值。
• 為避免輸入濾波器振蕩，應(yīng)盡量減小輸入電源引線的雜散電感。若使用長引線，建議在評估板輸入端子兩端添加一個 100 - μF 的鉭電容，以降低輸入級的 Q 值，防止?jié)撛诘沫h(huán)路振蕩。

3.2 PFM 模式

UCC39421 設(shè)計為當(dāng) COMP 引腳電壓低于用戶在 PFM 引腳編程的電壓時，自動從固定頻率 PWM 操作轉(zhuǎn)換到 PFM 模式，這大大提高了輕載時的效率。在評估板提供的元件值下，此轉(zhuǎn)換大約在負載電流為 200 mA 時發(fā)生，具體轉(zhuǎn)換點會隨輸入電壓而變化。若不需要此功能，可將 PFM 引腳接地。需注意，如果用跳線替換 R3，R2 的值必須增加 R3 的值以保持相同的輸出電壓。

3.3 同步/關(guān)斷輸入

評估板提供了用于連接同步/關(guān)斷輸入的端子。此輸入可以懸空（因為包含下拉電阻 R5），此時轉(zhuǎn)換器以約 330 kHz 的頻率自由運行。若需要，可施加一個外部時鐘（最小 0 V 至 2 V 峰值）來將 PWM 同步到更高頻率。時鐘的占空比不是關(guān)鍵因素，但脈沖寬度至少為 100 ns。如果同步/關(guān)斷輸入保持高電平（大于 2 V）超過 20 μs，轉(zhuǎn)換器將啟動關(guān)斷。

3.4 低功率模式

UCC39421 還具有低功率模式功能，通過降低 N 溝道的柵極驅(qū)動電壓來提高輕到中等負載時的效率。通常，設(shè)備選擇最高可用電壓（通常是 VPUMP）來驅(qū)動接地參考 FET 的柵極。然而，當(dāng) COMP 電壓低于 0.5 V 時，設(shè)備將 FET 柵極驅(qū)動切換到較低電壓（VIN）以減少損耗。需要注意的是，同步整流 FET 的驅(qū)動電平始終為 VPUMP。在某些情況下，如果 VIN 過低（如低于 2.5 V），即使在輕載時，這可能也不理想。此時，可以通過在 ISENSE 引腳電壓上疊加一個小的（20 mV）直流偏置來禁用低功率模式。評估板上的臨時電阻 R8 可用于此目的，安裝一個 270 - kΩ 的電阻替換 R8 即可禁用低功率模式。低功率模式獨立于 PFM 模式運行，可用于已禁用 PFM 的應(yīng)用中。

3.5 可選肖特基二極管

評估板上安裝了一個小的肖特基二極管與同步整流器并聯(lián)。這個可選二極管通過在抗交叉導(dǎo)通延遲時間內(nèi)傳導(dǎo)輸出電流，可將效率提高約 1%。在這些時間（整流器開啟和關(guān)閉時約 35 ns），兩個 MOSFET 都關(guān)閉。如果不安裝該二極管，輸出電流必須在這些短時間間隔內(nèi)流經(jīng)整流 MOSFET 的體二極管，從而降低效率。

3.6 臨時噪聲濾波電容

評估板配備了一個臨時電容（C11）用于額外的噪聲濾波。該元件未安裝，但可用于過濾電流檢測信號的前沿尖峰，補充 UCC39421 內(nèi)置的前沿消隱功能。

四、效率

評估板具有較高的效率，最高可達 90%，這在電源轉(zhuǎn)換中是一個非常不錯的指標(biāo)。大家在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)負載情況和輸入電壓，進一步優(yōu)化效率。

五、材料清單

六、重要注意事項

1. 此評估套件僅用于工程開發(fā)或評估目的，不適合商業(yè)使用。
2. 若評估套件不符合用戶指南中的規(guī)格，可在交付日期起 30 天內(nèi)退還以獲得全額退款。
3. 用戶需承擔(dān)貨物正確和安全處理的所有責(zé)任和義務(wù)，并賠償 TI 因貨物處理或使用而產(chǎn)生的所有索賠。
4. 收到的產(chǎn)品可能不符合監(jiān)管要求或未獲得相關(guān)認證（如 FCC、UL、CE 等）。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開放，用戶有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)撵o電放電預(yù)防措施。
5. 處理產(chǎn)品的人員必須具備電子培訓(xùn)并遵守良好的實驗室操作標(biāo)準(zhǔn)。
6. TI 保留對其產(chǎn)品和服務(wù)進行更改和停產(chǎn)的權(quán)利，用戶應(yīng)在下單前獲取最新信息。

大家在使用 UCC39421 3.3 - V SEPIC 評估板時，一定要仔細閱讀這些注意事項，確保安全、有效地進行開發(fā)和測試。你在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。