UCC14240-Q1 需要 21V<VIN<27V 范围内的 24V 标称直流输入电压。12V HEV、EV 电池是产生 24V 电压的主要来源,由于两者都位于 LV 侧,非隔离式直流/直流转换器可用于提供所需的 24V。大多数 12V EV 电池的最小/最大电压范围通常在 6V<VBAT<28V 之间,但最高可达 40V。UCC280x-Q1 系列的通用 PWM 控制器是一个不错的选择,因为其提供广泛的 12V 兼容 UVLO 选项。这些 PWM 是具有汽车级温度额定值、符合 AEC-Q100 标准的控制器,可提供 50% 或 100% 最大占空比,并采用标准 8 引脚 SOIC 封装。在半分布式架构中,与 UC14240-Q1 兼容的反激式转换器仅需要为高侧提供至少 7.5W(3 个 UCC14240-Q1)的功率,对于完全分布式偏置架构,则需要 15W。
设计一个能够提供足够电流以满足多达六个 UCC14240-Q1 偏置稳压器同时开启的启动需求的前置稳压器至关重要。根据 12V 电池的电压范围,合适的前置稳压器拓扑可以是升压、SEPIC、反激式或推挽式直流/直流转换器。应考虑以下建议:
- 升压、SEPIC 或反激式拓扑是连接到 UCC14240-Q1 输入电压的电压源。根据总偏置功率和初级启动电流,一定要确保前置稳压器上有足够的输出电容来保证可靠的启动。
- 在连续导通模式 (CCM) 下工作时,升压、SEPIC 和反激式拓扑都有一个右半平面零点 (RHPZ) 作为其控制环路受控体的一部分。最小 RHPZ 频率将强制降低交叉频率以确保环路稳定性。交叉频率较低将导致启动期间的动态响应较差,从而导致输出电压下冲低于 UCC14240-Q1 最小输入。当前置稳压器输出上没有足够的储能电容时,由于 UCC14240-Q1 输入电压不足,这可能会导致启动抖动甚至启动失败。或者,将这些转换器拓扑设计为在不连续导通模式 (DCM) 下作为电流模式控制 (CMC) 运行很有帮助。这将减轻 RHPZ 的影响,并可实现更高的交叉频率、更好的环路稳定性和改善启动期间的动态响应。
- 在 CCM、CMC 下工作时,如果升压、SEPIC 或反激式的占空比远高于 50%,则可能需要进行大量的斜率补偿以防止次谐波振荡的发生。在轻载启动期间,控制将显示为电压模式控制 (VMC),但补偿将针对 CMC。当在 DCM、CMC 下工作时,由于不需要进行斜率补偿,故消除了该问题。
- 推挽式前置稳压器与升压、SEPIC 或反激式不同。推挽是一种降压派生的拓扑,其中包括一个输出电感器,使其显示为 UCC14240-Q1 输入的电流源。推挽非常适合低输入电压运行,例如 12V,并且这种拓扑没有 RHPZ 的问题,因此控制环路交叉相对要高得多。
- 无论使用哪种拓扑,都建议在 UCC14240-Q1(或多个 UCC14240-Q1)尝试启动之前让前置稳压器输出达到完全稳压。