UCC3580EVM 反激式转换器评估板：主动钳位与硬开关配置对比

在电子工程师的日常工作中，电源转换器的设计和评估是一项重要任务。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）的 UCC3580EVM 反激式转换器评估板，探讨其主动钳位和硬开关两种配置的特点与差异。

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一、评估板概述

UCC3580EVM 评估板主要用于比较主动钳位配置和硬开关配置的反激式转换器。该评估板最初配置为主动钳位反激式转换器，同时也提供了将其重新配置为硬开关反激式转换器的说明和零件清单。两种配置均使用 UCC3580 PWM 控制器，并且主动钳位配置的效率明显高于硬开关配置，这种效率差异主要体现在初级侧组件上。

二、评估板特性

1. 辅助开关激活：提供与主电源开关驱动互补的辅助开关激活功能。
2. 可编程死区时间：可设置每个开关激活之间的可编程死区时间（导通延迟）。
3. 电压模式控制：采用带前馈操作的电压模式控制。
4. 可编程限制：可对变压器伏秒积和 PWM 占空比进行可编程限制。
5. 高电流栅极驱动器：为主输出和辅助输出提供高电流栅极驱动器。
6. 多重保护功能：具备带锁存关断和软重启的多重保护功能。
7. 低电源电流：启动时电流为 160µA，运行时电流为 2.5mA。

三、评估板操作说明

3.1 操作指南

该评估板仅适用于专业人员使用，因为它存在暴露的高电压。在操作前，务必遵循适当的隔离和高电压/高电流安全规范。操作时，需参考推荐的测试设置（图 1）和测试点列表（表 1）。连接好评估板后，闭合交流线路开关，使用手持式数字万用表测量转换器输出应为 12V，以验证评估板是否正常运行。同时，可使用示波器探头观察主晶体管漏源电压（TP14 到 TP13）和输出整流器的阴极到阳极电压（TP6 到 TP8）。主动钳位配置下，输出整流器的电压应清晰、钳位且无过冲。此外，还可通过 TP3、4 和 5 观察转换器的动态特性。

3.2 新增特性

反激式转换器需要电压钳位来限制主开关关断时的电压，这是由于电源变压器初级漏电感中存储的能量所致。传统的硬开关技术在关断时捕获多余的漏电感能量，并将其消耗在电阻中。而主动钳位技术则利用漏电感能量来实现零电压转换，在主 MOSFET 和辅助 MOSFET 导通时实现高效的零电压开关（ZVS）转换。

UCC3580 单端主动钳位/复位 PWM 控制器使得主动钳位技术成为可能。该控制器本质上是一个具有互补输出和输出转换之间可编程延迟的电压模式 PWM 控制器，还包括过流保护、伏秒保护和软启动功能。可编程延迟设置得足够长，以便在相应的 MOSFET 导通之前，漏电感能量能够使功率 MOSFET 正向偏置，从而实现零电压开关。

3.3 重新配置说明

若要将评估板从主动钳位配置重新配置为硬开关配置，需在移除或安装组件前先断开电源。具体步骤为：首先参考表 3 和表 4，分别移除和添加相应的组件。表 4 中的额外组件包含在评估板套件中。移除表 3 中的组件后，再焊接表 4 中的组件，即可完成配置转换。

四、测试设置与测试点

评估板提供了详细的测试点列表（表 1），涵盖了二次侧和初级侧的多个测试点，可用于观察电压、电流等信号，以满足不同应用的测试需求。例如，TP1 为二次侧接地，TP2 用于观察 12V 输出电压，TP3 - TP5 可作为控制回路的注入和观察点等。

五、应用图纸与零件清单

5.1 主动钳位配置

主动钳位配置的原理图如图 2 所示，零件清单见表 2。该配置下，评估板使用了多种电容、二极管、MOSFET、变压器等组件。例如，电容 C1、C2 为 Y 电容，C3 - C5 为 X 薄膜电容；二极管 D1 - D4 为通用二极管，D17 为肖特基双二极管等。

5.2 硬开关配置

硬开关配置的原理图如图 3 所示。若从主动钳位配置转换为硬开关配置，需移除表 3 中的组件，并添加表 4 中的组件。例如，移除电容 C6、C11，二极管 D5、D10 等；添加电容 C20、C30，二极管 D8、D12 等。

六、走线与丝印

评估板的走线和丝印如图 4、图 5 和图 6 所示。图 4 展示了顶层走线，图 5 展示了底层走线，图 6 为丝印（仅顶层有丝印）。这些信息对于工程师了解评估板的布局和电路连接非常有帮助。

七、总结

UCC3580EVM 评估板为电子工程师提供了一个很好的平台，用于比较主动钳位和硬开关两种反激式转换器配置的性能。通过对评估板的操作和测试，我们可以清晰地看到主动钳位配置在效率方面的优势。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的配置，以满足不同应用场景的要求。同时，在操作评估板时，务必严格遵守安全规范，确保自身安全和设备的正常运行。

大家在使用 UCC3580EVM 评估板的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的发现呢？欢迎在评论区分享交流。