UCC14341EVM-069评估模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments UCC14341EVM-069评估模块用于评估UCC14341-Q1直流/直流转换器模块。UCC14341-Q1直流/直流转换器模块提供1.5W的5kVRMS隔离电源,采用3.5mm薄型宽体SOIC集成封装。

数据手册:*附件:Texas Instruments UCC14341EVM-069评估模块数据手册.pdf

TI UCC14341EVM-069评估模块的工作电压范围为13.5VIN至16.5V IN ,配置为双路输出(VDD = 18V和VEE = -4V)。UCC14341EVM-069支持高压、工业和汽车逆变器、电池管理系统、充电站和各种隔离设备应用中使用的IGBT和SiC栅极驱动器IC所需的典型偏置电源电压。

特性

  • UCC14341-Q1 1.5W直流/直流转换器模块,具有用于SiC和IGBT栅极驱动器IC偏置的双路输出(VDD和VEE)。
  • 变压器、功率级和控制,完全集成到薄型、12.8mm x 7.55mm x 3.55mm宽体、36引脚SOIC封装中
  • 符合AEC-Q100标准,额定功率高达105°C,隔离电容为3.5pF,具有SSM频率调制和低电磁辐射
  • 5kVRMS隔离、输入OVP、输出OCP、功率限制、电源良好、使能和集成软启动
  • 该EVM演示了简单易用的测试平台中SiC和IGBT栅极驱动偏置应用的最重要特性

布局

隔离电源
隔离电源

UCC14341EVM-069评估模块技术解析与应用指南

一、产品核心特性

1. 创新架构设计

UCC14341EVM-069是德州仪器(TI)推出的高集成度隔离电源评估模块,具有以下突破性特性:

  • 双输出拓扑‌:可提供18V(VDD)和-4V(VEE)双极性输出,满足牵引逆变器栅极驱动IC的偏置需求
  • 集成变压器设计‌:内置高频变压器,消除对外部笨重变压器的需求
  • 5kVRMS强化隔离‌:通过汽车级AEC-Q100认证,符合VDE 0884-17标准
  • 智能保护机制‌:集成输出过压(OVP)、欠压(UVP)和过热保护功能

2. 关键性能参数

参数规格值测试条件
输入电压范围13.5-16.5V持续工作电压范围
最大输出功率1.5WVDD-VEE输出
转换效率>90%典型工作条件下
开关频率14.53MHz原边开关频率
隔离电压5kVRMS持续工作电压
工作温度范围-40°C至125°C工业级可靠性

二、评估模块硬件设计

1. 电源接口配置

  • 输入接口‌:J4端子支持10-20V直流输入
  • 输出接口‌:J3提供三线制输出(VDD/COM/VEE)
  • 控制接口‌:
    • J1:3.3-5V偏置电源输入
    • J2:使能信号(ENA)控制端

2. 关键电路设计

反馈网络‌:

  • VDD调节‌:R4(88.7kΩ)+R5(6.65kΩ)分压网络连接至FBVDD
  • VEE调节‌:R6(11.3kΩ)+R7(11kΩ)分压网络连接至FBVEE
  • 补偿电容‌:C15/C16(330pF)提供高频滤波

保护电路‌:

  • RLIM引脚(32脚)限制COM节点充放电电流
  • PG引脚(3脚)提供电源良好状态指示

三、典型应用方案

1. 电动汽车牵引逆变器驱动

设计要点‌:

  • 配置JP1使能跳线为ON状态
  • 输出端建议配置10μF+0.1μF去耦电容组合
  • COM节点应直接连接栅极驱动IC参考地

2. 工业电机驱动系统

优化方案‌:

  1. 热管理‌:在U1底部添加散热焊盘
  2. EMI抑制‌:保持原边GNDP与副边VEE严格隔离
  3. 诊断功能‌:监测PG信号实现系统级保护

四、测试与评估方法

1. 基础测试流程

  1. 连接15V电源至J4端子
  2. 连接5V偏置电源至J1
  3. 配置SH-J1跳线至EN ON位置
  4. 使用电子负载模拟实际工作条件

2. 关键波形测量

  • 启动特性‌:通过TP6(22V)、TP3(-4V)监测软启动过程
  • 纹波测量‌:使用接地弹簧探头测量TP6-TP3间AC分量
  • 故障诊断‌:通过PG信号(TP2)判断保护状态

五、设计注意事项

  1. PCB布局规范‌:
    • 原边与副边保持8mm爬电距离
    • 敏感信号走线远离高频开关节点
    • 采用四层板设计,内层为完整地平面
  2. 元件选型建议‌:
    • 输入电容:低ESR陶瓷电容(如C12/C13)
    • 反馈电阻:0.1%精度薄膜电阻
    • 输出电容:X7R介质陶瓷电容
  3. 安全警告‌:
    • 模块表面温度可达67°C(满负载时)
    • 禁止将COM节点连接至大地
    • 操作时需佩戴防静电手环
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