ZHCUC32C March   2012  – June 2024 UCD3138 , UCD3138064 , UCD3138064A , UCD3138128 , UCD3138A , UCD3138A64

 

  1.   1
  2.   2
  3.   摘要
  4. 1 引言
  5. 2 说明
    1. 2.1 典型应用
    2. 2.2 特性
  6. 3 电气性能规格
  7. 4 原理图
  8. 5 测试设置
    1. 5.1 测试设备
    2. 5.2 建议的测试设置
  9. 6 测试点列表
  10. 7 终端列表
  11. 8 测试过程
    1. 8.1 效率测量程序
    2. 8.2 设备停机
  12. 9 性能数据和典型特性曲线
    1. 9.1 效率
    2. 9.2 功率因数
    3. 9.3 总谐波失真 (THD)
    4. 9.4 230VAC 和 50Hz 下的输入电流
    5. 9.5 输出电压纹波
    6. 9.6 输出导通
    7. 9.7 总谐波失真 (THD)
    8. 9.8 其他波形
  13. 10EVM 装配图和 PCB 布局
  14. 11物料清单
  15. 12数字 PFC 说明
    1. 12.1  1PFC 方框图
      1. 12.1.1 单相 PFC 方框图
      2. 12.1.2 两相 PFC 方框图
      3. 12.1.3 无桥 PFC 方框图
    2. 12.2  UCD3138 引脚定义
      1. 12.2.1 单相 PFC 中的 UCD3138 引脚定义
      2. 12.2.2 两相 PFC 中的 UCD3138 引脚定义
      3. 12.2.3 无桥 PFC 中的 UCD3138 引脚定义
    3. 12.3  EVM 硬件 – 简介
      1. 12.3.1 PFC 前置稳压器输入
      2. 12.3.2 PFC 功率级
      3. 12.3.3 非隔离式 UART 接口
      4. 12.3.4 隔离式 UART 接口
      5. 12.3.5 控制卡的接口连接器
      6. 12.3.6 用于 PFC 控制的 UCD3138 资源分配
    4. 12.4  EVM 固件 – 简介
      1. 12.4.1 后台循环
      2. 12.4.2 电压环路配置
      3. 12.4.3 电流环路配置
      4. 12.4.4 中断
    5. 12.5  状态机
    6. 12.6  PFC 控制固件
    7. 12.7  系统保护
      1. 12.7.1 逐周期电流保护 (CBC)
      2. 12.7.2 过压保护 (OVP)
    8. 12.8  PFC 系统控制
      1. 12.8.1 平均电流模式控制
      2. 12.8.2 ZVS 和谷底控制
    9. 12.9  使用 PID 控制的电流反馈控制补偿
      1. 12.9.1 s 域中极点和零点的环路补偿
      2. 12.9.2 使用 PID 系数进行反馈环路补偿调优
      3. 12.9.3 具有多组参数的反馈环路补偿
    10. 12.10 电压反馈环路
  16. 13利用 GUI 评估单相 PFC
    1. 13.1 图形用户界面 (GUI)
    2. 13.2 打开 Designer GUI
    3. 13.3 Designer GUI 概述
      1. 13.3.1 监控
      2. 13.3.2 Status
      3. 13.3.3 设计和配置
  17. 14使用 Designer GUI 进行监控、重新配置和重新调优
    1. 14.1 上电和测试步骤
    2. 14.2 使用 GUI 进行监控
    3. 14.3 使用 GUI 进行配置和重新配置
    4. 14.4 使用 GUI 进行反馈控制环路调优和重新调优
      1. 14.4.1 电流环路评估
      2. 14.4.2 电流环路重新调优
      3. 14.4.3 电压环路评估和重新调优
  18. 15数字 PFC 固件开发
  19. 16参考资料
  20. 17修订历史记录

11 物料清单

物料清单基于图 4-1 和图 4-2。

表 11-1 UCD3138PFCEVM-026 物料清单
数量 参考位号 说明 器件型号 制造商
1 C1 电容器，钽，25V，20%，10µF，3528 TPSB106M025R1800 AVX
0 C10、C11 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，开路，1206 Std Std
2 C12、C20 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，1nF，0805 Std Std
1 C16 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，0.01µF，0805 Std Std
0 C17、C25、C29 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，开路，0805 Std Std
2 C2、C3 电容器，金属化聚酯，250VAC，±20%，47nF，0.472 英寸 x 0.925 英寸 ECQ-U2A473MV Panasonic
1 C21 电容器，钽，10V，20%，10µF，3216 TAJA106M010RNJ AVX
1 C22 电容器，薄膜，300VAC，±20%，47nF，0.236 英寸 x 0.591 英寸 ECQ-U3A473MG Panasonic
1 C26 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，1µF，0805 Std Std
1 C30 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，330pF，0805 Std Std
1 C31 电容器，钽薄片，16V，47µF，0.281 英寸 x 0.126 英寸 595D476X9016C2T Vishay
1 C32 电容器，陶瓷，50V，NP0，5%，150pF，0805 Std Std
4 C33、C39、C40、C41 电容器，聚酯，630V，10%，47nF，0.256 英寸 x 0.650 英寸 ECQ-E6473KF Panasonic
1 C34 电容器，铝电解，450VDC，-40°C 至 85°C，±20%，220µF，直径 0.984 英寸 ECOS2WP221CX Panasonic
2 C35、C36 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，100pF，0603 Std Std
2 C37、C38 电容器，薄膜，275VAC，±20%，0.47µF，0.236 英寸 x 0.591 英寸 ECQU2A474ML Panasonic
7 C4、C18、C19、C23、C24、C27、C28 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，0.1µF，0805 Std Std
3 C5、C6、C7 电容器，金属化聚酯，250VAC，±20%，4.7nF，0.295 英寸 x 0.730 英寸 BFC233820472 Vishay
5 C8、C9、C13、C14、C15 电容器，陶瓷，50V，X7R，10%，0.1µF，0603 Std TDK
9 D1、D2、D3、D4、D6、D15、D22、D23、D25 二极管，双路肖特基，200mA，30V，SOT23 BAT54S Zetex
2 D11、D12、D24 二极管，肖特基，500mA，30V，SOD123 MBR0530T1G On Semi
2 D13、D14 二极管，肖特基整流器，10A，600V，TO-263-2 C3D10060G CREE
1 D16 二极管，600V，6A，400A 峰值浪涌，P600 6A6-T 二极管
1 D17 二极管，桥式整流器，8A，600V，0.880 英寸 x 0.140 英寸 GBU8J Fairchild
1 D18 二极管，LED，绿色，2.1V，20mA，6 mcd，0603 LTST-C190GKT Lite On（建兴电子）
1 D19 二极管，LED，绿色，2.1V，20mA，0.9 mcd，0.068 英寸 x 0.049 英寸 LN1371GTR Panasonic
1 D20 二极管，LED，红色，2.1V，20mA，6 mcd，0603 LTST-C190CKT Lite On（建兴电子）
1 D21 二极管，LED，黄色，2.1V，20mA，6 mcd，0603 LTST-C190YKT Lite On（建兴电子）
1 D5 二极管，信号，300mA，75V，350mW，SOD-123 1N4148W-TP MICROSEMI
1 D7 二极管，超快速整流器，1A，200V，SMB MURS160T3G On Semi
1 D8 二极管，双路肖特基，200mA，30V，SOT-23 BAT54C Fairchild
2 D9、D10 二极管，肖特基，500mA，60V，SOT-23 ZHCS506 Zetex
1 DB-1 模块，5W，辅助偏置电源，PCB 组装，1.200 英寸 x 2.200 英寸 PWR050(1) TI
1 DB-2 控制卡，UCD3138 控制卡，PCB 组装，3.400 英寸 x 1.800 英寸 UCD3138CCEVM-030 TI
1 F1 保险丝，250VAC，SLO-BLO，3 AG，7A 手推车，0.250 英寸 x 1.250 英寸 0313007.HXP Littlefuse
1 F2 保险丝座，1/4 英寸，板安装，1.54 英寸 x 0.30 英寸 BK/1A3398-07 Bussmann
1 HS1 散热器，TO-220，垂直安装，15 x C/W，0.5 英寸 x 0.95 英寸 593002B00000G Aavid
2 HS2、HS3 散热器，TO-220，垂直安装，5 x C/W，0.5 英寸 x 1.38 英寸 513201 Aavid
5 J1、J2、J5、J6、J11 端子块，2 引脚，15A，5.1mm，0.40 英寸 x 0.35 英寸 ED120/2DS OST
1 J10 接头，公头 3 引脚，100mil 间距，0.100 英寸 x 3 英寸 PEC03SAAN Sullins
2 J3、J4 接头，40 引脚，2mm 间距，4.00mm x 40.00mm 87758-4016 Molex
1 J7 端子块，2 引脚，6A，3.5mm，0.27 英寸 x 0.25 英寸 ED555/2DS OST
1 J8 接头，公头 2 x 3 引脚，100mil 间距，0.20 英寸 x 0.30 英寸 PEC03DAAN Sullins
1 J9 连接器，9 引脚 D，直角，母头，1.213 英寸 x 0.510 英寸 182-009-213R171 Norcomp
1 JMP1 跳线，0.400 英寸长，裸线，实心，汇流条导线，AWG 16，0.051 英寸 295 SV005 ALPHA WIRE
1 K1 继电器，SPDT，10A 微型，12V 线圈，0.630 英寸 x 0.870 英寸 T7NS5D1-12 Tyco
2 L1、L2 电感器，环形线圈，327µH，垂直 THT，327µH，0.866 英寸 x 1.380 英寸 7804-09-0014 Nova Magnetics
2 L3、L4 电感器，环形线圈，0A 时为 7.8µH 且 20.5A 时为 3.22µH，7.80µH，0.874 英寸 x 0.374 英寸 PA0431L Pulse
1 L5 IND，共模 EMI 抑制，7.5A，1kHz 时为 2mH，2mH，0.800 英寸 x 1.440 英寸 PE-62917 Pulse
3 Q1、Q4、Q5 MOSFET，N 沟道，60V，115mA，1.2Ω，SOT23 2N7002 Fairchild
2 Q2、Q3 MOSFET，N 沟道，650V，9A，199mΩ，TO-220V IPP60R199CP Infineon
3 Q6、Q7、Q8 双极，NPN，40V，200mA，200mW，SC-75 MMBT3904TT1G On Semi
0 R1、R24、R40、R43、R68 电阻器，贴片，1/10W，1%，开路，0805 Std Std
6 R13、R15、R27、R28、R29、R30 电阻器，贴片，1/4W，1%，200kΩ，1210 Std Std
2 R14、R16 电阻器，贴片，1/4W，1%，3.83kΩ，1210 Std Std
4 R19、R20、R21、R22 电阻器，贴片，1/10W，1%，4.7kΩ，0805 Std Std
1 R2 电阻器，贴片，1/10W，1%，3.3MΩ，0805 Std Std
1 R23 电阻器，贴片，1/10W，1%，3.3kΩ，0805 Std Std
1 R3 电阻器，绕线式，5W，5%，50Ω，1.000 英寸 x 0.276 英寸 25J50RE Ohmite
2 R31、R72 电阻器，贴片，1/4W，1%，1.5kΩ，1210 Std Std
9 R32、R41、R44、R49、R52、R54、R75、R76、R77 电阻器，贴片，1/10W，1%，0Ω，0805 Std Std
2 R33、R35 电阻器，贴片，1/4W，1%，0Ω，1210 Std Std
0 R34、R36 电阻器，贴片，1/4W，1%，开路，1210 Std Std
7 R37、R38、R56、R57、R70、R73、R74 电阻器，贴片，1/10W，1%，10kΩ，0805 Std Std
2 R39、R58 电阻器，贴片，1/10W，1%，2kΩ，0805 Std Std
1 R4 电阻器，贴片，1/10W，1%，5.01kΩ，0805 Std Std
2 R45、R79 电阻器，贴片，1/10W，1%，100Ω，0805 Std Std
3 R47、R48、R50 电阻器，贴片，1/10W，1%，1.8kΩ，0805 Std Std
7 R5、R8、R42、R61、R80、R81、R82 电阻器，贴片，1/10W，1%，1kΩ，0805 Std Std
2 R53、R55 电阻器，贴片，1/10W，1%，5.23Ω，0805 Std std
2 R59、R60 电阻器，贴片，1/10W，1%，49.9kΩ，0805 Std Std
2 R6、R7 电阻器，金属条，2W，1%，0.02Ω，0.49 英寸 x 0.10 英寸 WSR2R0200FEA Vishay Dale
2 R63、R66 电阻器，贴片，1/10W，1%，15Ω，0805 Std Std
2 R64、R65 电阻器，贴片，1/10W，1%，10kΩ，1206 Std std
1 R69 电阻器，贴片，1/10W，1%，1.6kΩ，0805 Std Std
1 R71 电阻器，贴片，1/10W，1%，910Ω，0805 Std Std
1 R78 电阻器，贴片，1/10W，1%，1.1kΩ，0805 Std Std
12 R9、R10、R11、R12、R17、R18、R25、R26、R46、R51、R62、R67 电阻器，金属膜，1/4W，±5%，100kΩ，1206 RC1206FR-07100KL Yageo
2 U1、U3 高电压、高电流运算放大器，MSOP-8 OPA350EA/250 TI
1 U2 具有自动关断功能的 RS-232 收发器，SSOP-16 SN75C3221DBR TI
2 U4 高速低侧功率 MOSFET 驱动器，SO8 UCC27324D TI
0 U5、U6 4A 单通道高速低侧栅极驱动器，开路，SOT23-6 UCC27517DBV TI
1 U7 3.3V，800mA LDO 稳压器，SOT-223 TLV1117-33IDCY TI
1 U8 数字隔离器，xx Mbps，SO-8 ISO7221CD TI
1 U9 光耦合器，SMD-4P SFH6156-2 Vishay
(1) PWR050 是一个偏置板，其设计文档可在 www.ti.com 的 UCD3138PFCEVM026 技术文档部分找到。
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