UCC3580EVM 反激式轉(zhuǎn)換器評估板：主動鉗位與硬開關(guān)配置對比

在電子工程師的日常工作中，電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計和評估是一項重要任務(wù)。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）的 UCC3580EVM 反激式轉(zhuǎn)換器評估板，探討其主動鉗位和硬開關(guān)兩種配置的特點與差異。

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一、評估板概述

UCC3580EVM 評估板主要用于比較主動鉗位配置和硬開關(guān)配置的反激式轉(zhuǎn)換器。該評估板最初配置為主動鉗位反激式轉(zhuǎn)換器，同時也提供了將其重新配置為硬開關(guān)反激式轉(zhuǎn)換器的說明和零件清單。兩種配置均使用 UCC3580 PWM 控制器，并且主動鉗位配置的效率明顯高于硬開關(guān)配置，這種效率差異主要體現(xiàn)在初級側(cè)組件上。

二、評估板特性

1. 輔助開關(guān)激活：提供與主電源開關(guān)驅(qū)動互補的輔助開關(guān)激活功能。
2. 可編程死區(qū)時間：可設(shè)置每個開關(guān)激活之間的可編程死區(qū)時間（導(dǎo)通延遲）。
3. 電壓模式控制：采用帶前饋操作的電壓模式控制。
4. 可編程限制：可對變壓器伏秒積和 PWM 占空比進行可編程限制。
5. 高電流柵極驅(qū)動器：為主輸出和輔助輸出提供高電流柵極驅(qū)動器。
6. 多重保護功能：具備帶鎖存關(guān)斷和軟重啟的多重保護功能。
7. 低電源電流：啟動時電流為 160μA，運行時電流為 2.5mA。

三、評估板操作說明

3.1 操作指南

該評估板僅適用于專業(yè)人員使用，因為它存在暴露的高電壓。在操作前，務(wù)必遵循適當?shù)母綦x和高電壓/高電流安全規(guī)范。操作時，需參考推薦的測試設(shè)置（圖 1）和測試點列表（表 1）。連接好評估板后，閉合交流線路開關(guān)，使用手持式數(shù)字萬用表測量轉(zhuǎn)換器輸出應(yīng)為 12V，以驗證評估板是否正常運行。同時，可使用示波器探頭觀察主晶體管漏源電壓（TP14 到 TP13）和輸出整流器的陰極到陽極電壓（TP6 到 TP8）。主動鉗位配置下，輸出整流器的電壓應(yīng)清晰、鉗位且無過沖。此外，還可通過 TP3、4 和 5 觀察轉(zhuǎn)換器的動態(tài)特性。

3.2 新增特性

反激式轉(zhuǎn)換器需要電壓鉗位來限制主開關(guān)關(guān)斷時的電壓，這是由于電源變壓器初級漏電感中存儲的能量所致。傳統(tǒng)的硬開關(guān)技術(shù)在關(guān)斷時捕獲多余的漏電感能量，并將其消耗在電阻中。而主動鉗位技術(shù)則利用漏電感能量來實現(xiàn)零電壓轉(zhuǎn)換，在主 MOSFET 和輔助 MOSFET 導(dǎo)通時實現(xiàn)高效的零電壓開關(guān)（ZVS）轉(zhuǎn)換。

UCC3580 單端主動鉗位/復(fù)位 PWM 控制器使得主動鉗位技術(shù)成為可能。該控制器本質(zhì)上是一個具有互補輸出和輸出轉(zhuǎn)換之間可編程延遲的電壓模式 PWM 控制器，還包括過流保護、伏秒保護和軟啟動功能。可編程延遲設(shè)置得足夠長，以便在相應(yīng)的 MOSFET 導(dǎo)通之前，漏電感能量能夠使功率 MOSFET 正向偏置，從而實現(xiàn)零電壓開關(guān)。

3.3 重新配置說明

若要將評估板從主動鉗位配置重新配置為硬開關(guān)配置，需在移除或安裝組件前先斷開電源。具體步驟為：首先參考表 3 和表 4，分別移除和添加相應(yīng)的組件。表 4 中的額外組件包含在評估板套件中。移除表 3 中的組件后，再焊接表 4 中的組件，即可完成配置轉(zhuǎn)換。

四、測試設(shè)置與測試點

評估板提供了詳細的測試點列表（表 1），涵蓋了二次側(cè)和初級側(cè)的多個測試點，可用于觀察電壓、電流等信號，以滿足不同應(yīng)用的測試需求。例如，TP1 為二次側(cè)接地，TP2 用于觀察 12V 輸出電壓，TP3 - TP5 可作為控制回路的注入和觀察點等。

五、應(yīng)用圖紙與零件清單

5.1 主動鉗位配置

主動鉗位配置的原理圖如圖 2 所示，零件清單見表 2。該配置下，評估板使用了多種電容、二極管、MOSFET、變壓器等組件。例如，電容 C1、C2 為 Y 電容，C3 - C5 為 X 薄膜電容；二極管 D1 - D4 為通用二極管，D17 為肖特基雙二極管等。

5.2 硬開關(guān)配置

硬開關(guān)配置的原理圖如圖 3 所示。若從主動鉗位配置轉(zhuǎn)換為硬開關(guān)配置，需移除表 3 中的組件，并添加表 4 中的組件。例如，移除電容 C6、C11，二極管 D5、D10 等；添加電容 C20、C30，二極管 D8、D12 等。

六、走線與絲印

評估板的走線和絲印如圖 4、圖 5 和圖 6 所示。圖 4 展示了頂層走線，圖 5 展示了底層走線，圖 6 為絲?。▋H頂層有絲?。?。這些信息對于工程師了解評估板的布局和電路連接非常有幫助。

七、總結(jié)

UCC3580EVM 評估板為電子工程師提供了一個很好的平臺，用于比較主動鉗位和硬開關(guān)兩種反激式轉(zhuǎn)換器配置的性能。通過對評估板的操作和測試，我們可以清晰地看到主動鉗位配置在效率方面的優(yōu)勢。在實際設(shè)計中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的配置，以滿足不同應(yīng)用場景的要求。同時，在操作評估板時，務(wù)必嚴格遵守安全規(guī)范，確保自身安全和設(shè)備的正常運行。

大家在使用 UCC3580EVM 評估板的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨特的發(fā)現(xiàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。