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ZHCSSG2 june   2023  – june 2023 UCC14140-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 修订历史记录
  6. 器件比较
  7. 引脚配置和功能
  8. 规格
    1. 7.1  绝对最大额定值
    2. 7.2  ESD 等级
    3. 7.3  建议运行条件
    4. 7.4  热性能信息
    5. 7.5  绝缘规格
    6. 7.6  安全相关认证
    7. 7.7  电气特性
    8. 7.8  安全限值
    9. 7.9  绝缘特性
    10. 7.10 典型特性
  9. 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 功率级运行
        1. 8.3.1.1 VDD-VEE 电压调节
        2. 8.3.1.2 COM-VEE 电压调节
        3. 8.3.1.3 功率处理能力
      2. 8.3.2 输出电压软启动
      3. 8.3.3 ENA 和 PG
      4. 8.3.4 保护功能
        1. 8.3.4.1 输入欠压锁定
        2. 8.3.4.2 输入过压锁定
        3. 8.3.4.3 输出欠压保护
        4. 8.3.4.4 输出过压保护
        5. 8.3.4.5 过功率保护
        6. 8.3.4.6 过热保护
    4. 8.4 器件功能模式
  10. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
        1. 9.2.2.1 电容器选型
        2. 9.2.2.2 单个 RLIM 电阻器选型
        3. 9.2.2.3 RDR 电路元件选型
    3. 9.3 系统示例
    4. 9.4 电源相关建议
    5. 9.5 布局
      1. 9.5.1 布局指南
      2. 9.5.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 文档支持
      1. 10.1.1 相关文档
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 静电放电警告
    6. 10.6 术语表
  12. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

设计要求

使用 UCC14140-Q1 模块进行设计很简单。首先,选择单路输出还是双路输出。确定每个输出的电压,然后通过电阻分压器设置调节。其次,根据“电容器选型”部分中的步骤选择建议的输入和输出电容器。功率器件的栅极电荷决定了栅极驱动器输入端所需的输出去耦电容大小。再次,根据“单个 RLIM 电阻器选型”或“RDR 电路元件选型”部分中的步骤,计算双路输出用于调节 (COM–VEE) 电压轨的 RLIM 电阻值。

对于双路输出配置,VDD 至 VEE 输出电容器的放置和 RLIM 至 COM 电阻会对电源模块的性能和系统 BOM 成本产生很大影响。表 9-1 比较了两种不同 VDD 至 VEE 输出去耦电容器放置方式和两种 RLIM 限流网络的四种组合。数字 1 表示最佳,数字 4 表示最差。表中显示方案 B 提供最佳性能,而方案 A 提供最低的 BOM 成本。如图 9-1 所示,COUT1 是最靠近 VDD 和 VEE 引脚的去耦电容器,而 COUT1B 是最靠近输出负载的去耦电容器。此外,RLIM 引脚和 COM 端子之间的限流电阻器网络称为 RDR 电路,可独立对 RLIM 稳压器的充电和放电电流进行编程。

例如,对于具有高 di/dt 电流变化的栅极驱动器应用,电源模块的输出端子和输出负载的输入偏置端子之间的有限阻抗会极大地影响负载点的瞬态响应,因此,局部去耦电容 COUT1B 可在驱动器开关条件下为 VVDD-to-COM 和 VCOM-to-VEE 提供非常有效的低阻抗去耦。从原理图方面看,增加 COUT1B 似乎意味着再增加一个电容器,但实际情况是,它有助于避免 COUT2 和 COUT3 过大。使用 COUT1B 时,COUT2 和 COUT3 的电容和电容器封装尺寸减小,最终降低了输出电容器组的总 BOM 成本。后面的节 9.2.2.1将详细介绍 COUT1B 的设计过程。另一个优势是,当 COUT2 和 COUT3 的电容减小时,可以使用更高的 RLIM 电阻进行 COM 至 VEE 调节,因此降低了 RLIM 稳压器的功率损耗,从而提高了电源模块效率。

表 9-1 四种设计方案及其系统级影响的比较
COUT1B

RDR

输出纹波效率外部 BOM 数量/成本

方案 A

3

3

1(最低)

方案 B

1(最低)

1(最高)

2

方案 C

4

4

3

方案 D

2

2

4

图 9-1 所示,RDR 电路是 RLIM 引脚的限流电阻器网络,允许 RLIM 稳压器独立优化充电和放电电流能力,以便通过减少 RLIM 稳压器的功率损耗来进一步提高电源模块效率。电路由三个元件组成,一个高阻值电阻 RLIM1 与另一个电阻-二极管分支并联,一个小阻值电阻 RLIM2 与小信号二极管 DLIM 串联。RLIM1 电阻远高于 RLIM2 电阻。由于 VVDD-to-VEE 通常比 VCOM-to-VEE 高得多(尤其是在栅极驱动应用中),RLIM1 为内部充电开关提供了一条高电阻路径来大幅降低开关电流,从而降低内部充电开关的开关损耗和传导损耗以及 RLIM1 的功率损耗,可实现更高的效率。此外,由于充电电流更小,在充电开关导通时对减少 VVDD-to-VEE 纹波的干扰将降至最低,因此总峰峰值纹波将减小。

当放电开关打开时,DLIM 提供了一条单向路径,可将大部分 RLIM 引脚电流转回 RLIM2。借助这种方法,配备足够强灌电流能力的 RLIM 稳压器可以避免 COM 引脚端子上的不平衡电流在稳压范围之外为 VCOM-to-VEE 充电。由于 VCOM-to-VEE 低于 VVDD-to-VEE,例如 -5V 相对于 25V,因此内部放电开关和具有更大开关电流的 RLIM2 的功率损耗问题就不那么重要了。相反,如果 RLIM 引脚仅使用一个电阻器,则电阻器需要设计为在最坏情况下具有最低电阻,以确保 VCOM-to-VEE 调节,因此效率会受到影响。例如,与仅使用一个 51Ω 的 RLIM 相比,RLIM1 为 1kΩ 且 RLIM2 为 51Ω 的 RDR 电路可在从 VDD 到 COM 的 10mA 负载下将转换器效率提高 7%,并将外壳温度降低 10°C。

基于上述情况,强烈建议将方案 B 作为应用的首选。若有其他注意事项需要考虑,用户仍可以使用另外三种设计方案。设计计算器提供了一个通用计算工具,可帮助用户优化每种方案。这些公式基于以下详细说明。