UCC39421 3.3-V SEPIC 評(píng)估板使用指南

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，SEPIC（單端初級(jí)電感變換器）轉(zhuǎn)換器是一種常用的電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。TI 的 UCC39421 SEPIC 演示板實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的 330 - kHz、3.3 - V SEPIC 轉(zhuǎn)換器。用戶只需提供輸入電壓和負(fù)載，就能進(jìn)行相關(guān)測(cè)試和評(píng)估。下面我們?cè)敿?xì)了解一下這塊評(píng)估板的特性和操作方法。

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二、評(píng)估板特性

1. 固定頻率運(yùn)行：330 - kHz 固定頻率運(yùn)行，確保了穩(wěn)定的輸出。
2. 同步整流：采用同步整流技術(shù)，提升了轉(zhuǎn)換效率。
3. 電流模式控制：電流模式控制有助于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。
4. 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為 1.8 V 至 6.0 V，能適應(yīng)多種電源輸入情況。
5. 穩(wěn)定輸出：可提供 3.3 V 輸出電壓，最大負(fù)載電流達(dá) 1 A，且在 1 - A 負(fù)載下輸出紋波峰 - 峰值小于 50 mV。
6. 高效率：最高效率可達(dá) 90%，能有效降低功耗。
7. PFM 模式：輕載時(shí)自動(dòng)切換到 PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式，進(jìn)一步提高效率。
8. 同步/關(guān)斷輸入：支持同步操作和關(guān)斷功能，方便系統(tǒng)控制。

三、操作說(shuō)明

3.1 輸入電壓和最大負(fù)載

• 轉(zhuǎn)換器在 1.8 Vdc 至 6.0 Vdc 的輸入電壓下運(yùn)行。運(yùn)行后，輕載時(shí)輸入電壓可低至 1.5 V。最大允許負(fù)載取決于輸入電壓，低輸入電壓時(shí)，雙 MOSFET 可能過(guò)熱或觸發(fā)峰值電流限制。當(dāng)輸入電壓為 2.5 V 或更高時(shí)，負(fù)載可穩(wěn)定達(dá)到 1 A。需注意，絕對(duì)最大輸入電壓不得超過(guò) 8.0 Vdc。
• 若要提供更高的負(fù)載電流，可以使用更大的 MOSFET 并增加散熱措施，同時(shí)降低電流檢測(cè)電阻（R10）的值。
• 為避免輸入濾波器振蕩，應(yīng)盡量減小輸入電源引線的雜散電感。若使用長(zhǎng)引線，建議在評(píng)估板輸入端子兩端添加一個(gè) 100 - μF 的鉭電容，以降低輸入級(jí)的 Q 值，防止?jié)撛诘沫h(huán)路振蕩。

3.2 PFM 模式

UCC39421 設(shè)計(jì)為當(dāng) COMP 引腳電壓低于用戶在 PFM 引腳編程的電壓時(shí)，自動(dòng)從固定頻率 PWM 操作轉(zhuǎn)換到 PFM 模式，這大大提高了輕載時(shí)的效率。在評(píng)估板提供的元件值下，此轉(zhuǎn)換大約在負(fù)載電流為 200 mA 時(shí)發(fā)生，具體轉(zhuǎn)換點(diǎn)會(huì)隨輸入電壓而變化。若不需要此功能，可將 PFM 引腳接地。需注意，如果用跳線替換 R3，R2 的值必須增加 R3 的值以保持相同的輸出電壓。

3.3 同步/關(guān)斷輸入

評(píng)估板提供了用于連接同步/關(guān)斷輸入的端子。此輸入可以懸空（因?yàn)榘吕娮?R5），此時(shí)轉(zhuǎn)換器以約 330 kHz 的頻率自由運(yùn)行。若需要，可施加一個(gè)外部時(shí)鐘（最小 0 V 至 2 V 峰值）來(lái)將 PWM 同步到更高頻率。時(shí)鐘的占空比不是關(guān)鍵因素，但脈沖寬度至少為 100 ns。如果同步/關(guān)斷輸入保持高電平（大于 2 V）超過(guò) 20 μs，轉(zhuǎn)換器將啟動(dòng)關(guān)斷。

3.4 低功率模式

UCC39421 還具有低功率模式功能，通過(guò)降低 N 溝道的柵極驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)提高輕到中等負(fù)載時(shí)的效率。通常，設(shè)備選擇最高可用電壓（通常是 VPUMP）來(lái)驅(qū)動(dòng)接地參考 FET 的柵極。然而，當(dāng) COMP 電壓低于 0.5 V 時(shí)，設(shè)備將 FET 柵極驅(qū)動(dòng)切換到較低電壓（VIN）以減少損耗。需要注意的是，同步整流 FET 的驅(qū)動(dòng)電平始終為 VPUMP。在某些情況下，如果 VIN 過(guò)低（如低于 2.5 V），即使在輕載時(shí)，這可能也不理想。此時(shí)，可以通過(guò)在 ISENSE 引腳電壓上疊加一個(gè)小的（20 mV）直流偏置來(lái)禁用低功率模式。評(píng)估板上的臨時(shí)電阻 R8 可用于此目的，安裝一個(gè) 270 - kΩ 的電阻替換 R8 即可禁用低功率模式。低功率模式獨(dú)立于 PFM 模式運(yùn)行，可用于已禁用 PFM 的應(yīng)用中。

3.5 可選肖特基二極管

評(píng)估板上安裝了一個(gè)小的肖特基二極管與同步整流器并聯(lián)。這個(gè)可選二極管通過(guò)在抗交叉導(dǎo)通延遲時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)輸出電流，可將效率提高約 1%。在這些時(shí)間（整流器開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)約 35 ns），兩個(gè) MOSFET 都關(guān)閉。如果不安裝該二極管，輸出電流必須在這些短時(shí)間間隔內(nèi)流經(jīng)整流 MOSFET 的體二極管，從而降低效率。

3.6 臨時(shí)噪聲濾波電容

評(píng)估板配備了一個(gè)臨時(shí)電容（C11）用于額外的噪聲濾波。該元件未安裝，但可用于過(guò)濾電流檢測(cè)信號(hào)的前沿尖峰，補(bǔ)充 UCC39421 內(nèi)置的前沿消隱功能。

四、效率

評(píng)估板具有較高的效率，最高可達(dá) 90%，這在電源轉(zhuǎn)換中是一個(gè)非常不錯(cuò)的指標(biāo)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)負(fù)載情況和輸入電壓，進(jìn)一步優(yōu)化效率。

五、材料清單

六、重要注意事項(xiàng)

1. 此評(píng)估套件僅用于工程開(kāi)發(fā)或評(píng)估目的，不適合商業(yè)使用。
2. 若評(píng)估套件不符合用戶指南中的規(guī)格，可在交付日期起 30 天內(nèi)退還以獲得全額退款。
3. 用戶需承擔(dān)貨物正確和安全處理的所有責(zé)任和義務(wù)，并賠償 TI 因貨物處理或使用而產(chǎn)生的所有索賠。
4. 收到的產(chǎn)品可能不符合監(jiān)管要求或未獲得相關(guān)認(rèn)證（如 FCC、UL、CE 等）。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開(kāi)放，用戶有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)撵o電放電預(yù)防措施。
5. 處理產(chǎn)品的人員必須具備電子培訓(xùn)并遵守良好的實(shí)驗(yàn)室操作標(biāo)準(zhǔn)。
6. TI 保留對(duì)其產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行更改和停產(chǎn)的權(quán)利，用戶應(yīng)在下單前獲取最新信息。

大家在使用 UCC39421 3.3 - V SEPIC 評(píng)估板時(shí)，一定要仔細(xì)閱讀這些注意事項(xiàng)，確保安全、有效地進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試。你在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。