UCC24610EVM - 693 评估板：同步整流控制器二极管替换的实用指南

在电子电路设计中，同步整流技术在提升低功率电路效率方面具有显著优势。今天，我们就来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的 UCC24610EVM - 693 二次侧同步整流控制器二极管替换演示板。

文件下载：UCC24610EVM-693.pdf

一、演示板概述

UCC24610EVM - 693 演示板主要用于评估在低功率 5V 输出电路中，同步整流相较于肖特基二极管整流所带来的效率提升。不过，系统输出功率需限制在 10W 或更低（具体取决于所使用的 MOSFET）。该板仅用于演示目的，不保证热性能，强制冷却可能需要也可能不需要。需要注意的是，最大反向阻断电压（包括尖峰）必须小于 50V 峰值，且要替换的二极管阳极必须连接到 GND，否则可能会造成损坏。

在电感电流不连续导通（DCM）的情况下，SR 控制器可自换向；而在电感中电流连续（CCM）的情况下，可使用 SYNC 输入来避免功率级初级侧开关导通时 SR - MOSFET 可能出现的反向导通。

二、安装步骤

（一）基本连接

安装演示板时，首先要移除待仿真的二极管。将板的 VS 引脚连接到主电路的阳极焊盘，VD 引脚连接到主电路的阴极焊盘，再用短导线将 VCC 端子连接到 5V 输出。对于 DCM 应用，这样安装就完成了。

（二）CCM 应用的特殊处理

在 CCM 应用中，需要将初级侧衍生的信号耦合到 SYNC 端子。UCC24610 控制器需要一个以 VCC 为参考的负向 SYNC 信号来触发 SR - MOSFET 关断。这可以通过在初级侧 MOSFET 漏极和 SR 控制器 SYNC 输入之间连接一个低阻值电容来实现，同时串联一个电阻有助于降低 SYNC 路径中的峰值电流，电流返回路径可以通过现有的初级到次级杂散电容、EMI 抑制电容或专用的返回电容。

（三）散热处理

如果高功率应用导致 SR - MOSFET 外壳温度过高，用户可以在演示板上安装一个可选的 D - Pak SMT 散热器，以提高板的散热能力。此外，风扇的强制气流也有助于扩展可评估的功率水平。

三、详细安装说明

（一）预设参数

SR 演示板预先编程为 (T{ON} approx 1 mu s)（使用 66.5 kΩ 电阻）和 (T{OFF} approx 5.5 mu s)（使用 154 kΩ 电阻）。

（二）参数调整

用户可按以下步骤为系统板调整 (T{ON}) 和 (T{OFF}) 电阻值：

1. 在最大负载、低线电压条件下，观察反激期间肖特基二极管导通时的振铃，测量振铃完全衰减所需的时间，将初始 (T{ON}) 电阻设置为使 (T{ON}) 时间等于完全衰减时间。
2. 在最大负载、高线电压条件下，观察反激期后肖特基二极管关断时的谐振振铃，测量该谐振振铃的周期，将初始 (T{OFF}) 电阻设置为使 (T{OFF}) 时间等于谐振周期。

在演示板就位并观察各种操作条件下的 SR 波形后，可以重新调整这些电阻以获得最佳性能。具体的 (T{ON}) 和 (T{OFF}) 设计信息及电阻选择可参考 UCC24610 数据手册。

四、不同应用场景

（一）DCM 应用

对于 DCM 应用，完成安装后即可给系统板上电并评估其运行情况。

（二）CCM 应用

在 CCM 应用中，从初级侧前馈 SYNC 信号以关断 SR - MOSFET 非常重要，这样可以防止与初级侧 MOSFET 发生交叉导通。具体连接和电容选择可参考 UCC24610 数据手册。

五、材料清单

COUNT	REF DES	DESCRIPTION	PART NUMBER	MFR
1	C1	电容，陶瓷，0.33 µF，16 V，X7R，±10%，0805	Std	Std
1	Q1 (2)	MOSFET，N 沟道，55 V，42 A，8 mΩ，DPAK	IRLR3705ZPBF	International Rectifier
1	R1 (3)	电阻，芯片，66.5 kΩ，1/8 W，±1%，0805	Std	Std
1	R2	电阻，芯片，154 kΩ，1/8 W，±1%，0805	Std	Std
1	R3	电阻，芯片，2.20 Ω，1/10 W，±1%，0603	Std	Std
1	VS	测试点，AWG 18，1.25 英寸长	Std	Std
1	VD	测试点，AWG 18，1.25 英寸长	Std	Std
0	VCC	测试点，0.050 孔，无填充	Std	Std
0	SYNC_IN	测试点，0.050 孔，无填充	Std	Std
1	U1	绿色整流控制器设备，SO - 8	UCC24610D	Texas Instruments

注：(1) 可添加可选散热器，如 Aavid 573100D00000G；(2) MOSFET Q1 适用于约 10W 应用；(3) R1、R2 和 R3 的值可根据用户特定应用进行更改。

六、重要注意事项

（一）评估板使用限制

该评估板仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。处理该产品的人员必须具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。

（二）电气参数限制

要确保在 5V 输入电压范围和 5V 输出电压范围内操作该 EVM，超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对 EVM 造成不可逆损坏；施加超出指定输出范围的负载可能导致意外操作和/或对 EVM 造成永久性损坏。

（三）温度注意

正常运行期间，一些电路组件的外壳温度可能超过 50°C。只要保持输入和输出范围，EVM 设计为在某些组件高于 50°C 的情况下仍能正常运行。在操作过程中，将测量探头放置在这些设备附近时，要注意这些设备可能会很烫。

总之，UCC24610EVM - 693 演示板为电子工程师提供了一个评估同步整流技术的有效工具，但在使用过程中一定要严格遵循相关的安装步骤和注意事项，以确保获得准确的评估结果和安全的操作体验。大家在实际使用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。