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

13 设置导通延迟，以实现零电压开关 (ZVS)

本应用手册提供了一种固定延迟方法，以实现从 100% 负载降至 50% 负载的 ZVS。当转换器在低于 50% 负载的情况下运行时，转换器将以谷底开关方式运行。为了在 QB_d 的开关节点上实现零电压开关，需要根据 L_S 和理论开关节点电容的相互作用，初始设置 FET QA 和 QB 的导通 (t_ABSET) 延迟。以下公式用于初始设置 t_ABSET。

使匀场电感等于 C_OSS 电容的两倍：

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})}

计算振荡电路频率：

Equation127.

f_{R} = \frac{1}{2 π \sqrt{L_{S} \times (2 \times C_{O S S_Q A_A V G})}}

设置初始 t_ABSET 延迟时间，并根据需要进行调整。

注：

t_ABSET 公式的 2.25 系数源自经验测试数据，可能会因单个设计差异而有所不同。

Equation128.

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

由 R_DA1 和 R_DA2 组成的电阻分压器对 UCC28950/1 的 t_ABSET、t_CDSET 延迟范围进行编程。为 R_DA1 选择标准电阻值。

注：

t_ABSET 可编程为 30ns 至 1000ns 之间。

Equation129.

R_{D A 1} = 8.25 k Ω

UCC28950/1 的 ADEL 输入的电压 (V_ADEL) 需要根据以下条件使用 R_DA2 进行设置。

如果 t_ABSET > 155ns 设置 V_ADEL = 0.2V，则t_ABSET 可编程为 155ns 和 1000ns 之间：

如果 t_ABSET ≤ 155ns 设置 V_ADEL = 1.8V，则t_ABSET 可编程为 29ns 和 155ns 之间：

根据 V_ADEL 选择，计算 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

为 R_DA2 选择更接近的标准电阻值：

Equation131.

R_{D A 2} = 348 Ω

根据电阻分压器选择重新计算 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

电阻器 R_DELAB 对 t_ABSET 编程：

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

为设计选择标准电阻值：

Equation134.

R_{D E L A B} = 30.1 k Ω

注：

一旦启动并运行原型，建议您将轻负载下的 t_ABSET 微调到 L_S 和开关节点电容之间共振的峰值和谷值。在本设计中，在 10% 负载处设置了延迟。

图 13-1 实现轻负载时的谷底开关的 t_ABSET

QC 和 QD 导通延迟 (t_CDSET) 的初始起点最初应设置为与 QA 和 QB 导通延迟（引脚 6）相同。以下公式通过正确地选择电阻器 R_DELCD（引脚 7），对 QC 和 QD 导通延迟 (t_CDSET) 进行编程。

Equation135.

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

电阻器 R_DELCD 对 t_CDSET 编程：

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

为设计选择标准电阻：

Equation137.

R_{D E L C D} = 30.1 k Ω

注：

一旦启动并运行原型，建议对轻负载下的 t_CDSET 进行微调。在本设计中，CD 节点设置为在大约 10% 负载时进行谷值开关。由于 FET QD 和 QC 断开/导通时变压器的初级中存在反射输出电流，因此，在较轻负载下使用开关节点 QD_d 获得 ZVS 会更容易。这是因为，与 QA 和 QB 关闭/导通相比，在此转换之前，有更多的峰值电流可给 L_S 通电。

图 13-2 实现轻负载时的谷底开关的 t_CDSET

以下两种情况具有可编程的延迟：FET QA 关断后 FET QF 关断 (t_AFSET) 和 FET QB 关断后 FET QE 关断 (t_BESET)。设置这些延迟的好时机是 t_ABSET 的 50%。这将确保适当的同步整流器在 AB ZVS 转换之前关断。如果该延迟过大，将导致 OUTE 和 OUTF 不能正确重叠，并在 FET QE 和 QF 上产生过多的体二极管导通。

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 组成的电阻分压器对 UCC28950/1 的 t_AFSET 和 t_BESET 延迟范围进行编程。为 R_CA1 选择标准电阻值。

注：

t_EFSET 和 t_BESET 可编程为 32ns 至 1100ns 之间。

Equation139.

R_{C A 1} = 8.25 k Ω

UCC28950/1 的 A_DELEF 引脚的电压 (V_ADELEF) 需要根据以下条件使用 R_CA2 进行设置。

如果 t_AFSET < 170ns 设置 V_ADEL = 0.2V，则 t_ABSET 可编程为 32ns 和 170ns 之间：

如果 t_ABSET > 或 = 170ns 设置 V_ADEL = 1.7V，则 t_ABSET 可编程为 170ns 和 1100ns 之间：

根据 V_ADELEF 选择，计算 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

为 R_CA2 选择更接近的标准电阻值：

Equation141.

R_{C A 2} = 4.22 k Ω

根据电阻分压器选择重新计算 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

通过正确地选择电阻 R_DELEF，使用以下公式对 t_AFSET 和 t_BESET 进行编程。

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

为设计选择了标准电阻。

Equation144.

R_{D E L E F} = 14 k Ω

电阻 R_TMIN 对 UCC28950/1（引脚 9）在进入突发模式之前可能要求的最小占空比导通时间 (t_MIN) 进行编程。如果 UCC28950/1 控制器试图要求占空比导通时间小于 t_MIN，则电源将进入突发模式运行。有关突发模式的详细信息，请参阅 UCC28950/1 数据表。对于本设计，我们将最小导通时间设置为 100ns。

Equation145.

t_{M I N} = 100 n s

使用以下公式，通过选择 R_TMIN 设置最小导通时间。

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

然后为设计选择标准电阻值。

Equation148.

R_{T M I N} = 12.1 k Ω

提供了一个引脚，用于设置转换器开关频率（引脚 10）。可通过调整定时电阻器 R_T 来选择频率。

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

为设计选择标准电阻。

Equation150.

R_{T} = 61.9 k Ω