UCC28911EVM - 718：一款高效通用离线反激式转换器评估模块

电子工程师在电源设计领域，不断追求高效、稳定且低成本的解决方案。而德州仪器（Texas Instruments）推出的UCC28911EVM - 718评估模块，在这方面表现出众。下面我将从其特点、电路描述、测试设置及性能数据等方面，为大家详细介绍这款评估模块。

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一、UCC28911EVM - 718 简介

UCC28911EVM - 718是一款离线反激式电源，它无需光耦合器就能实现隔离输出电压和电流的调节。其输入电压范围为85 (V{AC}) 至265 (V{AC}) ，频率范围是47 Hz至64 Hz，这使得它能适应不同的电源环境，在全球范围内都有广泛的应用前景。

（一）应用场景

• USB适配器：适用于手机、平板电脑和相机等设备的USB兼容适配器，能为这些设备提供稳定的电源。
• AC - DC电源：可用于7 - 10 W的AC - DC电源，满足多种小型设备的供电需求。

（二）功能特性

• 输出规格：具备隔离的7.5 W、5 V输出，能为负载提供足够的功率。
• 宽输入范围：支持通用离线输入电压范围，适应不同地区的电源标准。
• 符合规范：符合USB规范1.1，保证了与USB设备的兼容性。
• 高效模式：采用多种操作模式和谷底开关技术，在整个工作范围内实现最佳效率。
• 控制方式：初级侧控制消除了对光耦合器的需求，简化了电路设计。
• 多重保护：具备输出过压保护、输入欠压保护、初级过流保护和热关断等功能，保障了设备的安全稳定运行。同时，还支持受控启动和故障保护后的重启。

二、电路描述

（一）电源级组成

由二极管桥D1、输入电容C1和C2、变压器T1、UCC28911开关器U1、肖特基整流器D5和电容C7构成了转换器的电源级。需要注意的是，UCC28911 U1内部包含高压MOSFET，所以它也是电源级的一部分。电容C8用于过滤电解输出电容两端的高频噪声。

（二）输入EMI滤波器

由C1、C2和差模电感L2、L3组成，电阻R1、R2的作用是抑制输入滤波器的振荡，并防止在ESD脉冲发生时L2和L3两端产生过大电压。

（三）输入电流保护

由熔断电阻RF1提供输入电流保护，确保电路在异常情况下的安全性。

（四）初级侧电压钳位

电阻R5、R6，电容C3和二极管D2、D3组成初级侧电压钳位电路，防止U1的漏极电压超过其最大额定值，同时减轻与U1关断电压相关的EMI电流。

（五）控制器偏置

变压器T1的辅助绕组、二极管D4、电阻R7和大容量电容C5为控制器提供工作偏置。电容C4是去耦电容，应选用低ESR/ESL的高质量电容，并尽可能靠近设备引脚放置，直接连接到设备接地参考。

（六）其他部分

• 二次侧缓冲器C6和R11用于降低D5的开关噪声影响。
• 电阻R9用于设置启动电压阈值。
• 电阻R8和R10用于设置输出电压设定点。
• 电阻R3和R4用于设置最大输出电流。
• 电阻R12用于调节空载输出电压。

三、EVM测试设置

（一）测试设备

• 交流输入源：采用隔离可变交流源，能提供85 (V{RMS}) 至265 (V{RMS}) 的电压，功率不低于15 W。为了准确计算效率，需在交流源和EVM之间插入功率计，并将功率计的电压端子直接连接到电源两端。
• 负载：使用可编程电子负载，设置为恒流模式，能够吸收0至1.5 (A{DC}) 的电流，在10 (V{DC}) 电压下工作。为提高测量精度，可使用直流电压表DMM V1直接监测输出电压 (V_{OUT}) ，使用直流电流表DMM A1串联在电子负载中测量输出电流。
• 功率计：功率分析仪（如Yokogawa WT210数字功率计）需能够测量低输入电流（通常小于100 µA），在进行低功耗待机模式输入功率测量时，应设置为长平均模式或积分模式。
• 万用表：使用两个数字万用表分别测量调节后的输出电压（DMM V1）和负载电流（DMM A1）。
• 示波器：推荐使用具有500 MHz探头的数字或模拟示波器，用于观察电路中的波形。
• 连接线：建议使用AWG 24规格的电线，交流源与EVM之间以及EVM与负载之间的电线连接长度应小于两英尺。

（二）无负载和有负载测试设置

文档中分别给出了无负载和有负载时的推荐测试设置图（图3和图4），在进行不同测试时，需按照相应的设置进行连接。无负载测试时，功率分析仪应设置为长平均模式以包含多个工作周期，并选用合适的电流比例因子；有负载测试时，则需根据实际情况调整电子负载的参数。

四、测试程序

（一）上电操作

1. 按照文档第6节的说明设置EVM。如果要进行空载输入功率测量，将功率分析仪设置为长平均或积分功率测量模式；如果是有负载操作，将电子负载设置为恒阻模式。
2. 在打开交流源之前，将电压设置在85 (V{AC}) 至265 (V{AC}) 之间。
3. 打开交流源。
4. 使用DMM V1监测输出电压。
5. 使用DMM A1监测输出电流。
6. 此时EVM即可进行测试。

（二）空载功耗测试

1. 使用图3所示的测试设置，将功率分析仪设置为积分平均功率模式，电流测量范围设置为0.25 A，电压范围设置为300 V，测量模式设置为RMS。
2. 按照上述上电步骤为EVM供电。
3. 在改变输入电压的同时，在功率分析仪上监测输入功率。
4. 在处理EVM之前，确保输入电源关闭，大容量电容和输出电容完全放电。

（三）输出电压调节和效率测试

负载调节测试

1. 使用图4所示的测试设置。
2. 将交流源设置为85 (V{AC}) 至265 (V{AC}) 之间的恒定电压。
3. 按照上电步骤为EVM供电。
4. 通过DMM A1测量，将负载电流从0 A变化到1.5 A。
5. 观察DMM V1上的输出电压，应保持在4.75 V至5.25 V之间；此后电流应保持在1.425 A至1.575 A之间，直到输出电压降至2 V或更低。

线路调节测试

1. 将负载设置为吸收1.5 A电流。

2. 将交流源从85 (V{AC}) 变化到265 (V{AC}) 。

3. 观察DMM V1上的输出电压，应保持在4.75 V至5.25 V之间。

4. 在处理EVM之前，确保输入电源关闭，大容量电容和输出电容完全放电。

（四）输出电压纹波测试

1. 在BNC适配器上焊接一个0.1 - µF、50 - V的陶瓷电容和一个4.7 - µF、35 - V的钽电容，将红色测试线连接到EVM的 (V{OUT}) 输出端，黑色测试线连接到 (-V{OUT}) 端。
2. 将BNC电缆的另一端连接到示波器，在示波器上监测输出纹波。
3. 按照上电步骤为EVM供电。

（五）设备关机

1. 确保负载处于最大状态，以便快速放电输出电容。
2. 关闭交流源。
3. 在处理EVM之前，确保大容量电容C1、C2和输出电容C7完全放电。

五、性能数据和典型特性曲线

文档给出了UCC28911EVM - 718的典型性能曲线（图6 - 图14）以及相关数据表格，包括不同输入电压、频率下的平均和10%负载效率（表2）、空载功耗（表3）和典型V - I测试数据（表4）。这些数据和曲线能够帮助工程师更直观地了解该评估模块在不同工况下的性能表现，为实际应用提供参考。

六、EVM组装图、布局及材料清单

（一）组装图和布局

文档提供了UCC28911EVM - 718印刷电路板的设计图，包括顶视图（图15、图16）和底视图（图17），这些图纸有助于工程师了解电路板的结构和元件布局。

（二）材料清单

详细列出了评估模块所需的各种材料，如电容、电阻、二极管、变压器、开关器等，包括它们的型号、规格、制造商和数量等信息。以反激式变压器为例，其材料清单包含EE16/8/5铁氧体磁芯对、9引脚通孔水平骨架、不同规格的漆包铜线和绝缘胶带等；绕组表则详细说明了每个绕组的起始和结束位置、线径、绕线方向和匝数等参数；同时还给出了变压器的电气规格，如直流电阻、电感、介电强度和匝数比等。

七、使用注意事项和相关规定

（一）安全警告

EVM通电时存在高电压，操作时必须采取适当的预防措施。在处理EVM之前，必须确保大容量电容和输出电容完全放电，否则可能会造成严重伤害。

（二）使用限制

EVM仅用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装在任何成品中，也不得用于商业销售或消费用途。

（三）有限保修

德州仪器保证EVM在交付用户后的90天内符合其公布的规格，但对于因用户疏忽、误用、不当安装或测试，以及非德州仪器对EVM进行的更改或修改所导致的缺陷，德州仪器不承担责任。如果EVM不符合保修规定，德州仪器的唯一责任是选择修复、更换EVM或为用户账户提供相应的信用。

（四）法规通知

不同国家和地区对EVM的使用有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的电波法规定等。用户在使用EVM时，必须遵守相应的法规要求，否则可能会面临法律责任。

综上所述，UCC28911EVM - 718评估模块具有高效、稳定、多种保护功能等优点，适用于多种电源应用场景。通过本文的介绍，相信电子工程师们对该评估模块有了更全面的了解，在实际设计中能够更好地应用它。那么你在实际工作中是否遇到过类似的电源模块设计问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。