UCC28910FBEVM - 526评估模块：高效离线反激式转换器的应用与测试

在电子工程师的日常工作中，电源设计是至关重要的一环。今天我们要深入探讨的是UCC28910FBEVM - 526评估模块，它是一款离线反激式电源，能在不使用光耦合器的情况下提供隔离输出电压和电流调节，为我们的电源设计带来了新的思路和解决方案。

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一、模块概述

UCC28910FBEVM - 526评估模块采用UCC28910 CV/CC PWM HV开关器，集成了700V功率FET和控制器。它可以处理来自辅助反激绕组和功率FET的运行信息，从而实现精确的输出电压和电流控制。该模块的输入电压范围为85VAC至265VAC，适用于多种电源应用场景。

（一）应用领域

UCC28910适用于需要高效率和先进故障保护功能的隔离离线系统，如手机、平板电脑和相机的USB兼容适配器，以及5 - 7W的AC/DC电源。

（二）模块特性

1. 隔离输出：提供6W、5V的隔离输出。
2. 宽输入电压范围：支持通用离线输入电压范围，能满足不同地区的电源需求。
3. 高效节能：超过Energy Star™ EPS Version 2.0对有源负载效率和空载功耗的要求。
4. 标准合规：符合USB规范1.1和EN 55022 Class B传导发射要求。
5. 多种工作模式：采用多种工作模式和谷底开关，在整个工作范围内实现最佳效率。
6. 初级侧控制：无需光耦合器，简化了电路设计。
7. 保护功能：具备输出过压保护、输入欠压保护、初级过流保护、热关断以及故障保护后的受控启动和重启等功能。

二、电气性能规格

（一）输入特性

输入电压范围为85V至265V，频率范围为47Hz至64Hz。空载功率在15mW至20mW之间，欠压锁定电压为70V，欠压恢复电压为80V，最小输入电流为0.2A。

（二）输出特性

输出电压在4.75V至5.25V之间，最大输出电流为1.26A，最小输出电流为0A，输出电压纹波最大为150mV。

（三）系统特性

平均效率在输入电压为标称值，输出电流为额定电流的25%、50%、75%和100%时，达到75%。

（四）环境与机械特性

传导EMI符合CISPR22B/EN55022B标准。模块尺寸方面，宽度为3.5英寸，长度为5英寸，组件高度为1英寸。

三、电路描述

（一）功率级电路

由二极管桥D1、输入电容C1和C2、变压器T1、UCC28910开关器U1、肖特基整流器D5和电容C7组成。其中，UCC28910 U1内部集成了高压MOSFET，也是功率级的一部分。

（二）滤波与保护电路

1. 输入EMI滤波：由C1、C2和差模电感L2、L3组成，可有效减少电磁干扰。
2. 输入电流保护：采用熔断电阻RF1，防止电路过流。
3. 初级侧电压钳位：由电阻R5、R6，电容C3和二极管D2、D3组成，防止U1的漏极电压超过其最大额定值，并减轻与U1关断电压相关的EMI电流。

（三）偏置与控制电路

控制器的工作偏置由变压器T1的辅助绕组、二极管D4、电阻R7和大容量电容C5提供。电容C4为去耦电容，应选用低ESR/ESL的优质电容，并尽可能靠近IC引脚放置。

（四）其他电路

1. 二次侧缓冲：C6和R11用于减少D5的开关噪声影响。
2. 参数编程：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用于调整空载输出电压。

四、测试设置与步骤

（一）测试设备

1. 交流输入源：应使用隔离可变交流源，能够提供85Vrms至265Vrms的电压，功率不低于15W。为了准确计算效率，需在交流源和评估模块之间插入功率计。
2. 负载：使用可编程电子负载，设置为恒流模式，能够吸收0至1.5A的直流电流，电压为10V。
3. 功率计：如横河WT210数字功率计，能够测量低输入电流，在进行低功率待机模式输入功率测量时，应设置为长平均模式。
4. 万用表：使用两个数字万用表分别测量调节后的输出电压和负载电流。
5. 示波器：推荐使用带有500MHz探头的数字或模拟示波器。
6. 导线规格：建议使用最小AWG 24的导线，且交流源与评估模块之间以及评估模块与负载之间的导线长度应小于两英尺。

（二）测试步骤

1. 上电操作
   • 按照测试设置要求搭建评估模块。
   • 若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；若带负载运行，将电子负载设置为恒流模式，吸收0A电流。
   • 在开启交流源之前，将电压设置在85V至265V之间。
   • 开启交流源，监测输出电压和电流。
2. 空载功耗测试
   • 使用无负载测试设置，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0.25A，电压范围设置为300V，测量模式设置为RMS。
   • 按照上电步骤给评估模块供电，在改变输入电压的同时监测输入功率。
   • 在处理评估模块之前，确保输入电源关闭，大容量电容和输出电容完全放电。
3. 输出电压调节和效率测试
   • 负载调节：使用带负载测试设置，将交流源设置为85V至265V之间的恒定电压，给评估模块供电，将负载电流从0A变化到1.2A，观察输出电压应保持在4.75V至5.25V之间。
   • 线路调节：将负载设置为吸收1.2A电流，将交流源从85V变化到265V，观察输出电压应保持在4.75V至5.25V之间。
   • 测试结束后，确保输入电源关闭，大容量电容和输出电容完全放电。
4. 输出电压纹波测试
   • 在BNC适配器上焊接0.1uF、50V陶瓷电容和4.7uF、35V钽电容，将红色测试线连接到评估模块的+Vout输出，黑色测试线连接到 - Vout。
   • 将BNC电缆的另一端连接到示波器，监测输出纹波。
5. 设备关机
   • 确保负载处于最大值，以快速放电输出电容。
   • 关闭交流源。

五、性能数据与典型特性曲线

文档中提供了一系列典型性能曲线，包括V - I特性曲线、效率与输出电流和输出功率的关系曲线、纹波测试曲线、初级侧开关波形以及EMI测试结果等。这些曲线直观地展示了UCC28910FBEVM - 526评估模块在不同条件下的性能表现，为工程师在实际应用中提供了重要的参考依据。

六、模块组装与材料清单

文档还给出了UCC28910FBEVM - 526印刷电路板的设计图，包括顶层视图、顶层组件布局和底层视图。同时，详细列出了模块的材料清单，包括电容、二极管、电阻、电感、变压器和芯片等组件的型号、制造商和数量，方便工程师进行组装和替换。

UCC28910FBEVM - 526评估模块以其高效、可靠的性能和丰富的保护功能，为电子工程师在电源设计领域提供了一个优秀的解决方案。通过对其电气性能、电路设计、测试方法等方面的深入了解，我们可以更好地将其应用到实际项目中，满足不同应用场景的需求。大家在使用过程中是否遇到过类似模块的其他问题呢？欢迎分享交流。