ZHCABM8D June 2011 – March 2022 UCC28950 , UCC28950-Q1 , UCC28951 , UCC28951-Q1

13 設置導通延遲，以實現(xiàn)零電壓開關 (ZVS)

本應用手冊提供了一種固定延遲方法，以實現(xiàn)從 100% 負載降至 50% 負載的 ZVS。當轉(zhuǎn)換器在低于 50% 負載的情況下運行時，轉(zhuǎn)換器將以谷底開關方式運行。為了在 QB_d 的開關節(jié)點上實現(xiàn)零電壓開關，需要根據(jù) L_S 和理論開關節(jié)點電容的相互作用，初始設置 FET QA 和 QB 的導通 (t_ABSET) 延遲。以下公式用于初始設置 t_ABSET。

使勻場電感等于 C_OSS 電容的兩倍：

Equation126.

2 π \times f_{R} L_{S} = \frac{1}{2 π \times f_{R} \times (2 \times C_{O S S_? Q A_? A V G})}

計算振蕩電路頻率：

Equation127.

f_{R} = \frac{1}{2 π \sqrt{L_{S} \times (2 \times C_{O S S_? Q A_? A V G})}}

設置初始 t_ABSET 延遲時間，并根據(jù)需要進行調(diào)整。

注：

t_ABSET 公式的 2.25 系數(shù)源自經(jīng)驗測試數(shù)據(jù)，可能會因單個設計差異而有所不同。

Equation128.

t_{A B S E T} = \frac{2.25}{f_{R} \times 4} \approx 346 n s

由 R_DA1 和 R_DA2 組成的電阻分壓器對 UCC28950/1 的 t_ABSET、t_CDSET 延遲范圍進行編程。為 R_DA1 選擇標準電阻值。

注：

t_ABSET 可編程為 30ns 至 1000ns 之間。

Equation129.

R_{D A 1} = 8.25 k Ω

UCC28950/1 的 ADEL 輸入的電壓 (V_ADEL) 需要根據(jù)以下條件使用 R_DA2 進行設置。

如果 t_ABSET > 155ns 設置 V_ADEL = 0.2V，則t_ABSET 可編程為 155ns 和 1000ns 之間：

如果 t_ABSET ≤ 155ns 設置 V_ADEL = 1.8V，則t_ABSET 可編程為 29ns 和 155ns 之間：

根據(jù) V_ADEL 選擇，計算 R_DA2：

Equation130.

R_{D A 2} = \frac{R_{D A 1} \times V_{A D E L}}{5 V - V_{A D E L}} \approx 344 Ω

為 R_DA2 選擇更接近的標準電阻值：

Equation131.

R_{D A 2} = 348 Ω

根據(jù)電阻分壓器選擇重新計算 V_ADEL：

Equation132.

V_{A D E L} = \frac{5 V \times R_{D A 2}}{R_{D A 1} + R_{D A 2}} = 0.202 V

電阻器 R_DELAB 對 t_ABSET 編程：

Equation133.

R_{D E L A B} = \frac{(t_{A B S E T} - 5 n s)}{n s} \times \frac{(0.15 V + V_{A D E L} \times 1.46) \times 1 0^{3}}{5} \times \frac{1}{1 A} \approx 30.4 k Ω

為設計選擇標準電阻值：

Equation134.

R_{D E L A B} = 30.1 k Ω

注：

一旦啟動并運行原型，建議您將輕負載下的 t_ABSET 微調(diào)到 L_S 和開關節(jié)點電容之間共振的峰值和谷值。在本設計中，在 10% 負載處設置了延遲。

圖 13-1 實現(xiàn)輕負載時的谷底開關的 t_ABSET

QC 和 QD 導通延遲 (t_CDSET) 的初始起點最初應設置為與 QA 和 QB 導通延遲（引腳 6）相同。以下公式通過正確地選擇電阻器 R_DELCD（引腳 7），對 QC 和 QD 導通延遲 (t_CDSET) 進行編程。

Equation135.

t_{A B S E T} = t_{C D S E T}

電阻器 R_DELCD 對 t_CDSET 編程：

Equation136.

R_{D E L C D} = \frac{(t_{A B S E T} - 5 n s)}{n s} \times \frac{(0.15 V + V_{A D E L} \times 1.46) \times 1 0^{3}}{5} \times \frac{1}{1 A} \approx 30.4 k Ω

為設計選擇標準電阻：

Equation137.

R_{D E L C D} = 30.1 k Ω

注：

一旦啟動并運行原型，建議對輕負載下的 t_CDSET 進行微調(diào)。在本設計中，CD 節(jié)點設置為在大約 10% 負載時進行谷值開關。由于 FET QD 和 QC 斷開/導通時變壓器的初級中存在反射輸出電流，因此，在較輕負載下使用開關節(jié)點 QD_d 獲得 ZVS 會更容易。這是因為，與 QA 和 QB 關閉/導通相比，在此轉(zhuǎn)換之前，有更多的峰值電流可給 L_S 通電。

圖 13-2 實現(xiàn)輕負載時的谷底開關的 t_CDSET

以下兩種情況具有可編程的延遲：FET QA 關斷后 FET QF 關斷 (t_AFSET) 和 FET QB 關斷后 FET QE 關斷 (t_BESET)。設置這些延遲的好時機是 t_ABSET 的 50%。這將確保適當?shù)耐秸髌髟?AB ZVS 轉(zhuǎn)換之前關斷。如果該延遲過大，將導致 OUTE 和 OUTF 不能正確重疊，并在 FET QE 和 QF 上產(chǎn)生過多的體二極管導通。

Equation138.

t_{A F S E T} = t_{B E S E T} = t_{A B S E T} \times 0.5

由 R_CA1 和 R_CA2 組成的電阻分壓器對 UCC28950/1 的 t_AFSET 和 t_BESET 延遲范圍進行編程。為 R_CA1 選擇標準電阻值。

注：

t_EFSET 和 t_BESET 可編程為 32ns 至 1100ns 之間。

Equation139.

R_{C A 1} = 8.25 k Ω

UCC28950/1 的 A_DELEF 引腳的電壓 (V_ADELEF) 需要根據(jù)以下條件使用 R_CA2 進行設置。

如果 t_AFSET < 170ns 設置 V_ADEL = 0.2V，則 t_ABSET 可編程為 32ns 和 170ns 之間：

如果 t_ABSET > 或 = 170ns 設置 V_ADEL = 1.7V，則 t_ABSET 可編程為 170ns 和 1100ns 之間：

根據(jù) V_ADELEF 選擇，計算 R_CA2：

Equation140.

R_{C A 2} = \frac{R_{C A 1} \times V_{A D E L E F}}{5 V - V_{A D E L E F}} \approx 4.25 k Ω

為 R_CA2 選擇更接近的標準電阻值：

Equation141.

R_{C A 2} = 4.22 k Ω

根據(jù)電阻分壓器選擇重新計算 V_ADELEF：

Equation142.

V_{A D E L E F} = \frac{5 V \times R_{C A 2}}{R_{C A 1} + R_{C A 2}} = 1.692 V

通過正確地選擇電阻 R_DELEF，使用以下公式對 t_AFSET 和 t_BESET 進行編程。

Equation143.

R_{D E L E F} = \frac{(t_{A F S E T} \times 0.5 - 4 n s)}{n s} \times \frac{(2.65 V - V_{A D E L E F} \times 1.32) \times 1 0^{3}}{5} \times \frac{1}{1 A} \approx 14.1 k Ω

為設計選擇了標準電阻。

Equation144.

R_{D E L E F} = 14 k Ω

電阻 R_TMIN 對 UCC28950/1（引腳 9）在進入突發(fā)模式之前可能要求的最小占空比導通時間 (t_MIN) 進行編程。如果 UCC28950/1 控制器試圖要求占空比導通時間小于 t_MIN，則電源將進入突發(fā)模式運行。有關突發(fā)模式的詳細信息，請參閱 UCC28950/1 數(shù)據(jù)表。對于本設計，我們將最小導通時間設置為 100ns。

Equation145.

t_{M I N} = 100 n s

使用以下公式，通過選擇 R_TMIN 設置最小導通時間。

Equation146.

R_{T M I N} = 12.1 k Ω

Equation147.

R_{T M I N} = \frac{(t_{M I N} - 15 n s) \times 1 0^{3}}{6.6 s} \approx 12.9 k Ω

然后為設計選擇標準電阻值。

Equation148.

R_{T M I N} = 12.1 k Ω

提供了一個引腳，用于設置轉(zhuǎn)換器開關頻率（引腳 10）。可通過調(diào)整定時電阻器 R_T 來選擇頻率。

Equation149.

R_{T} = (\frac{2.5 \times 1 0^{6} \frac{Ω H z}{V}}{\frac{f_{S}}{2}} - \frac{Ω}{V}) \times (V_{R E F} - 2.5 V) \times 2.5 \times 1 0^{3} \approx 60 k Ω

為設計選擇標準電阻。

Equation150.

R_{T} = 61.9 k Ω

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13 設置導通延遲，以實現(xiàn)零電壓開關 (ZVS)