基于UCC28250EVM - 501的半桥DC - DC转换器评测

在电子工程师的日常工作中，DC - DC转换器的设计与评估是一项重要任务。今天，我们来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）推出的UCC28250EVM - 501评估模块，它在半桥DC - DC转换器的设计中有着重要的应用。

文件下载：UCC28250EVM-501.pdf

一、评估模块简介

UCC28250EVM - 501评估模块主要用于评估UCC28250 PWM设备在DC - DC对称半桥转换器拓扑中的性能。其目标应用是标称48V输入的电信模块设计。UCC28250是一款PWM控制器，既可以用于初级侧控制，也能用于次级侧控制，在这个评估模块中，它被放置在初级侧进行初级侧控制。

1. 基本参数

该评估模块是一个75W的对称半桥DC - DC转换器，能够将36V - 72V的直流输入转换为稳定的3.3V输出，最大负载电流可达23A。

2. 典型应用

它适用于多种领域，包括具有初级侧控制的电信电源、服务器系统、数据通信，以及DSP、ASIC和FPGA等。

3. 模块特性

• 宽输入电压范围启动：可直接从36V - 72V的电信输入电压启动。
• 稳定输出：输出电压稳定在3.3V，最大负载电流23A。
• 电气隔离：初级到次级具有1500V的电信基本隔离。
• 电压调节：能在空载到满载、低输入电压到高输入电压的范围内进行输出电压调节。
• 同步整流控制：可控制驱动同步整流器。
• 元件与结构：采用全表面贴装元件，双面设计，接近四分之一砖的外形尺寸。
• 控制模式：采用电压模式控制。
• 功能保护：具备远程使能开/关功能和手动开关，还有非锁存输入过压保护、非锁存输入欠压保护和打嗝式过流保护。
• 测试便利性：设有测试点，方便对设备进行评估。

二、电气性能规格

1. 输入特性

• 电压范围：36V - 72V。
• 最大输入电流：当输入电压为36V且输出电流为23A时，最大输入电流为2.35A。
• 空载输入电流：50mA。

2. 输出特性

• 输出电压：空载时输出电压在3.25V - 3.35V之间，典型值为3.3V。
• 输出负载电流：最大为23A。
• 电压调节：输入电压在36V - 72V变化时，线路调节率为0.1%；输出电流在0A - 23A变化时，负载调节率也为0.1%。
• 输出电压纹波：当输出电流为23A时，输出电压纹波为50mVPP。
• 输出过流：输出过流值为26A。

3. 系统特性

• 开关频率：150kHz。
• 工作频率：300kHz。
• 效率：峰值效率为91%，满载效率为90%。
• 工作温度：在200LFM强制空气流动的情况下，最低工作温度为45°C。

三、测试设置

1. 测试设备

• 电压源：HP 6015A直流电源。
• 万用表：Fluke 45双显示万用表。
• 输出负载：HP 6060A直流电子负载。
• 示波器：Tektronix TDS 460A，400MHz。
• 风扇：最低200LFM兼容风扇。
• 推荐线规：输入电压连接使用AWG #18线，输出负载连接使用AWG #16线。

2. 推荐测试设置

按照文档中的图2进行测试设置，同时要注意各个测试点的功能。例如，TP1是输入电压正测试点，用于效率测试；TP2是输入电压负测试点，也用于效率测试等。

四、测试过程

1. 线路/负载调节和效率测量过程

• 按图2所示，在直流电源和J1之间连接量程为0A - 10A的电流表A1。
• 在连接直流电源前，将电源电流限制在最大3A，确保电源初始设置为0V，并按图2连接到J1和A1。
• 按图2在直流电源两端连接电压表V1。
• 按图2将负载Load1连接到J5，并在J1施加输入电压前将Load1设置为恒流模式，使其吸收0A电流。
• 按图2将电压表V2连接到J2和TP10。
• 打开风扇，确保风直接吹向评估模块。
• 将S1置于ON位置，然后将直流电源电压从0V增加到36.0V。
• 测量输出电压VOUT（V2）、输出电流IOUT、输入电压VIN（V1）和输入电流IIN（A1）。
• 将负载Load1从0A变化到更高值，最高可达23A。
• 重复上述测量步骤。
• 将输入电压增加到不同值，最高可达72V，再次重复测量步骤。

2. 设备关机

• 将负载Load1减小到0A。
• 将输入电压VIN从72.0V减小到0V。
• 关闭输入电压和风扇。
• 关闭负载。

五、性能数据和典型特性曲线

文档中给出了多个典型性能曲线，包括效率与负载电流的关系、负载调节曲线、波特图、瞬态响应、输出纹波、栅极驱动信号和开关节点电压、开启波形、关闭波形以及次级侧开关波形等。这些曲线有助于工程师全面了解评估模块在不同工况下的性能表现。

六、评估模块组装图和PCB布局

评估模块的PCB尺寸为3.4英寸×2.3英寸，采用FR406或兼容材料，四层板，每层2盎司铜。文档中提供了顶层组装图、底层组装图、顶层铜层、内部层1、内部层2和底层铜层的视图，方便工程师进行参考和设计。

七、材料清单

文档详细列出了评估模块的所有组件，包括电容、电阻、二极管、晶体管、变压器等，以及它们的规格和制造商型号。这对于工程师进行元件替换或进一步开发非常有帮助。

八、重要注意事项

1. 评估模块使用范围

该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。使用者必须具备电子方面的培训，并遵守良好的工程实践标准。

2. 合规性

该评估模块不在欧盟关于电磁兼容性、有害物质限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL等指令的范围内，可能不满足这些指令的技术要求。

3. 操作范围

必须在36V - 75V的输入电压范围和3.3V的输出电压范围内操作评估模块，超出指定范围可能导致意外操作和/或不可逆转的损坏。

4. 温度注意

在正常运行时，一些电路组件的外壳温度可能会超过60°C，操作时需注意避免触摸这些高温组件。

总之，UCC28250EVM - 501评估模块为电子工程师提供了一个很好的平台，用于评估和开发半桥DC - DC转换器。在使用过程中，工程师需要严格遵守操作规范，以确保评估的准确性和设备的安全性。大家在实际应用中，是否也遇到过类似评估模块使用的问题呢？欢迎交流分享。