UCC28910FBEVM - 526評(píng)估模塊：高效離線反激式轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用與測(cè)試

在電子工程師的日常工作中，電源設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。今天我們要深入探討的是UCC28910FBEVM - 526評(píng)估模塊，它是一款離線反激式電源，能在不使用光耦合器的情況下提供隔離輸出電壓和電流調(diào)節(jié)，為我們的電源設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的思路和解決方案。

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一、模塊概述

UCC28910FBEVM - 526評(píng)估模塊采用UCC28910 CV/CC PWM HV開(kāi)關(guān)器，集成了700V功率FET和控制器。它可以處理來(lái)自輔助反激繞組和功率FET的運(yùn)行信息，從而實(shí)現(xiàn)精確的輸出電壓和電流控制。該模塊的輸入電壓范圍為85VAC至265VAC，適用于多種電源應(yīng)用場(chǎng)景。

（一）應(yīng)用領(lǐng)域

UCC28910適用于需要高效率和先進(jìn)故障保護(hù)功能的隔離離線系統(tǒng)，如手機(jī)、平板電腦和相機(jī)的USB兼容適配器，以及5 - 7W的AC/DC電源。

（二）模塊特性

1. 隔離輸出：提供6W、5V的隔離輸出。
2. 寬輸入電壓范圍：支持通用離線輸入電壓范圍，能滿足不同地區(qū)的電源需求。
3. 高效節(jié)能：超過(guò)Energy Star? EPS Version 2.0對(duì)有源負(fù)載效率和空載功耗的要求。
4. 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)：符合USB規(guī)范1.1和EN 55022 Class B傳導(dǎo)發(fā)射要求。
5. 多種工作模式：采用多種工作模式和谷底開(kāi)關(guān)，在整個(gè)工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳效率。
6. 初級(jí)側(cè)控制：無(wú)需光耦合器，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
7. 保護(hù)功能：具備輸出過(guò)壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、初級(jí)過(guò)流保護(hù)、熱關(guān)斷以及故障保護(hù)后的受控啟動(dòng)和重啟等功能。

二、電氣性能規(guī)格

（一）輸入特性

輸入電壓范圍為85V至265V，頻率范圍為47Hz至64Hz?？蛰d功率在15mW至20mW之間，欠壓鎖定電壓為70V，欠壓恢復(fù)電壓為80V，最小輸入電流為0.2A。

（二）輸出特性

輸出電壓在4.75V至5.25V之間，最大輸出電流為1.26A，最小輸出電流為0A，輸出電壓紋波最大為150mV。

（三）系統(tǒng)特性

平均效率在輸入電壓為標(biāo)稱值，輸出電流為額定電流的25%、50%、75%和100%時(shí)，達(dá)到75%。

（四）環(huán)境與機(jī)械特性

傳導(dǎo)EMI符合CISPR22B/EN55022B標(biāo)準(zhǔn)。模塊尺寸方面，寬度為3.5英寸，長(zhǎng)度為5英寸，組件高度為1英寸。

三、電路描述

（一）功率級(jí)電路

由二極管橋D1、輸入電容C1和C2、變壓器T1、UCC28910開(kāi)關(guān)器U1、肖特基整流器D5和電容C7組成。其中，UCC28910 U1內(nèi)部集成了高壓MOSFET，也是功率級(jí)的一部分。

（二）濾波與保護(hù)電路

1. 輸入EMI濾波：由C1、C2和差模電感L2、L3組成，可有效減少電磁干擾。
2. 輸入電流保護(hù)：采用熔斷電阻RF1，防止電路過(guò)流。
3. 初級(jí)側(cè)電壓鉗位：由電阻R5、R6，電容C3和二極管D2、D3組成，防止U1的漏極電壓超過(guò)其最大額定值，并減輕與U1關(guān)斷電壓相關(guān)的EMI電流。

（三）偏置與控制電路

控制器的工作偏置由變壓器T1的輔助繞組、二極管D4、電阻R7和大容量電容C5提供。電容C4為去耦電容，應(yīng)選用低ESR/ESL的優(yōu)質(zhì)電容，并盡可能靠近IC引腳放置。

（四）其他電路

1. 二次側(cè)緩沖：C6和R11用于減少D5的開(kāi)關(guān)噪聲影響。
2. 參數(shù)編程：電阻R9用于設(shè)置啟動(dòng)電壓閾值，電阻R8和R10用于設(shè)置輸出電壓設(shè)定點(diǎn)，電阻R3和R4用于設(shè)置最大輸出電流，電阻R12用于調(diào)整空載輸出電壓。

四、測(cè)試設(shè)置與步驟

（一）測(cè)試設(shè)備

1. 交流輸入源：應(yīng)使用隔離可變交流源，能夠提供85Vrms至265Vrms的電壓，功率不低于15W。為了準(zhǔn)確計(jì)算效率，需在交流源和評(píng)估模塊之間插入功率計(jì)。
2. 負(fù)載：使用可編程電子負(fù)載，設(shè)置為恒流模式，能夠吸收0至1.5A的直流電流，電壓為10V。
3. 功率計(jì)：如橫河WT210數(shù)字功率計(jì)，能夠測(cè)量低輸入電流，在進(jìn)行低功率待機(jī)模式輸入功率測(cè)量時(shí)，應(yīng)設(shè)置為長(zhǎng)平均模式。
4. 萬(wàn)用表：使用兩個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表分別測(cè)量調(diào)節(jié)后的輸出電壓和負(fù)載電流。
5. 示波器：推薦使用帶有500MHz探頭的數(shù)字或模擬示波器。
6. 導(dǎo)線規(guī)格：建議使用最小AWG 24的導(dǎo)線，且交流源與評(píng)估模塊之間以及評(píng)估模塊與負(fù)載之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度應(yīng)小于兩英尺。

（二）測(cè)試步驟

1. 上電操作
   • 按照測(cè)試設(shè)置要求搭建評(píng)估模塊。
   • 若要進(jìn)行空載輸入功率測(cè)量，將功率分析儀設(shè)置為長(zhǎng)平均或積分功率測(cè)量模式；若帶負(fù)載運(yùn)行，將電子負(fù)載設(shè)置為恒流模式，吸收0A電流。
   • 在開(kāi)啟交流源之前，將電壓設(shè)置在85V至265V之間。
   • 開(kāi)啟交流源，監(jiān)測(cè)輸出電壓和電流。
2. 空載功耗測(cè)試
   • 使用無(wú)負(fù)載測(cè)試設(shè)置，將功率分析儀設(shè)置為積分平均功率模式，電流測(cè)量范圍設(shè)置為0.25A，電壓范圍設(shè)置為300V，測(cè)量模式設(shè)置為RMS。
   • 按照上電步驟給評(píng)估模塊供電，在改變輸入電壓的同時(shí)監(jiān)測(cè)輸入功率。
   • 在處理評(píng)估模塊之前，確保輸入電源關(guān)閉，大容量電容和輸出電容完全放電。
3. 輸出電壓調(diào)節(jié)和效率測(cè)試
   • 負(fù)載調(diào)節(jié)：使用帶負(fù)載測(cè)試設(shè)置，將交流源設(shè)置為85V至265V之間的恒定電壓，給評(píng)估模塊供電，將負(fù)載電流從0A變化到1.2A，觀察輸出電壓應(yīng)保持在4.75V至5.25V之間。
   • 線路調(diào)節(jié)：將負(fù)載設(shè)置為吸收1.2A電流，將交流源從85V變化到265V，觀察輸出電壓應(yīng)保持在4.75V至5.25V之間。
   • 測(cè)試結(jié)束后，確保輸入電源關(guān)閉，大容量電容和輸出電容完全放電。
4. 輸出電壓紋波測(cè)試
   • 在BNC適配器上焊接0.1uF、50V陶瓷電容和4.7uF、35V鉭電容，將紅色測(cè)試線連接到評(píng)估模塊的+Vout輸出，黑色測(cè)試線連接到 - Vout。
   • 將BNC電纜的另一端連接到示波器，監(jiān)測(cè)輸出紋波。
5. 設(shè)備關(guān)機(jī)
   • 確保負(fù)載處于最大值，以快速放電輸出電容。
   • 關(guān)閉交流源。

五、性能數(shù)據(jù)與典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型性能曲線，包括V - I特性曲線、效率與輸出電流和輸出功率的關(guān)系曲線、紋波測(cè)試曲線、初級(jí)側(cè)開(kāi)關(guān)波形以及EMI測(cè)試結(jié)果等。這些曲線直觀地展示了UCC28910FBEVM - 526評(píng)估模塊在不同條件下的性能表現(xiàn)，為工程師在實(shí)際應(yīng)用中提供了重要的參考依據(jù)。

六、模塊組裝與材料清單

文檔還給出了UCC28910FBEVM - 526印刷電路板的設(shè)計(jì)圖，包括頂層視圖、頂層組件布局和底層視圖。同時(shí)，詳細(xì)列出了模塊的材料清單，包括電容、二極管、電阻、電感、變壓器和芯片等組件的型號(hào)、制造商和數(shù)量，方便工程師進(jìn)行組裝和替換。

UCC28910FBEVM - 526評(píng)估模塊以其高效、可靠的性能和豐富的保護(hù)功能，為電子工程師在電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。通過(guò)對(duì)其電氣性能、電路設(shè)計(jì)、測(cè)試方法等方面的深入了解，我們可以更好地將其應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。大家在使用過(guò)程中是否遇到過(guò)類似模塊的其他問(wèn)題呢？歡迎分享交流。