3. 可調(diào)輸出電壓與高精度調(diào)節(jié)

通過電阻可調(diào)節(jié)單輸出或雙輸出電壓，在整個(gè)工作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)精度優(yōu)于 (pm 1.3 %)。這種高精度調(diào)節(jié)能夠?yàn)樨?fù)載提供穩(wěn)定的電壓，提高系統(tǒng)的效率和性能。

4. 低電磁輻射

采用擴(kuò)頻調(diào)制和集成變壓器設(shè)計(jì)，有效降低了電磁輻射。這對(duì)于對(duì)電磁兼容性要求較高的應(yīng)用，如汽車電子系統(tǒng)，至關(guān)重要。

5. 全面的保護(hù)功能

具備使能、電源良好、欠壓鎖定（UVLO）、過壓鎖定（OVLO）、軟啟動(dòng)、短路、功率限制、欠壓、過壓和過溫保護(hù)等功能，且共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）大于150 kV/μs。這些保護(hù)功能能夠確保模塊在各種異常情況下安全可靠地工作。

6. 汽車級(jí)認(rèn)證與功能安全能力

符合AEC - Q100汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級(jí)為1（(-40^{circ} C ≤T{J} ≤150^{circ} C) ，(-40^{circ} C ≤T{A} ≤125^{circ} C) ），并且具備功能安全能力，提供相關(guān)文檔以輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

UCC14130-Q1適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括混合動(dòng)力、電動(dòng)汽車和動(dòng)力總成系統(tǒng)（EV/HEV）、逆變器和電機(jī)控制、車載充電器（OBC）和無線充電器、汽車DC/DC轉(zhuǎn)換器、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、EV充電站電源模塊、直流充電樁、串式逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、工業(yè)運(yùn)輸以及商用服務(wù)器電源等。

詳細(xì)技術(shù)解析

1. 電源級(jí)操作

模塊在初級(jí)側(cè)采用有源全橋逆變器，在次級(jí)側(cè)采用無源全橋整流器。集成的小型變壓器具有較高的載波頻率，工作范圍在11 MHz至18 MHz之間，且載波頻率由輸入電壓通過前饋控制確定。采用擴(kuò)頻調(diào)制（SSM）降低輻射排放，并保持零電壓開關(guān)（ZVS）操作以減少開關(guān)功率損耗。

2. 輸出電壓調(diào)節(jié)

• VDD - VEE電壓調(diào)節(jié)：通過FBVDD引腳感測(cè)VDD - VEE電壓，采用滯環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)。當(dāng)FBVDD電壓低于關(guān)閉閾值時(shí)，功率級(jí)工作，輸出電壓上升；當(dāng)輸出電壓達(dá)到關(guān)閉閾值時(shí)，功率級(jí)關(guān)閉；當(dāng)輸出電壓下降到開啟閾值以下時(shí)，功率級(jí)再次開啟。
• COM - VEE電壓調(diào)節(jié)：COM - VEE輸出以VDD - VEE輸出為輸入，通過內(nèi)部高低側(cè)FET和外部電流限制電阻（(R_{LIM }) ）進(jìn)行充電和放電，采用滯環(huán)控制實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。同時(shí)，具備短路保護(hù)功能，通過監(jiān)測(cè)RLIM引腳電壓控制高側(cè)FET占空比。

3. 輸出電壓軟啟動(dòng)

軟啟動(dòng)功能通過初級(jí)側(cè)控制信號(hào)逐步增加突發(fā)占空比，使 (VVDD - VEE) 和 (V_{COM - VEE }) 按比例上升。當(dāng) (VVDD - VEE) 高于 (VVDD_UVLOS) 時(shí)，次級(jí)側(cè)突發(fā)反饋控制接管。軟啟動(dòng)功能大大減少了上電時(shí)的輸入浪涌電流，并在輸出短路或過載時(shí)提供保護(hù)。

4. ENA和PG引腳功能

• ENA引腳：用于開啟隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，可使用3.3 - V或5 - V邏輯電平。當(dāng)ENA引腳電壓高于使能閾值時(shí)，模塊開啟；低于禁用閾值時(shí)，模塊關(guān)閉。此外，ENA引腳還可用于在模塊進(jìn)入保護(hù)安全狀態(tài)后進(jìn)行復(fù)位。
• PG引腳：為開漏輸出，當(dāng)模塊無故障且輸出電壓在設(shè)定值的 (pm 10%) 范圍內(nèi)時(shí)，PG引腳拉低。通過連接上拉電阻，可方便地監(jiān)測(cè)模塊的狀態(tài)。

5. 保護(hù)功能

• 輸入欠壓鎖定（UVLO）：當(dāng)輸入電壓低于UVLO閾值時(shí)，模塊停止開關(guān)操作；當(dāng)輸入電壓高于UVLO上升閾值時(shí)，模塊根據(jù)ENA引腳狀態(tài)決定是否開啟。
• 輸入過壓鎖定（OVLO）：當(dāng)輸入電壓高于OVLO上升閾值時(shí)，模塊停止開關(guān)操作；當(dāng)輸入電壓下降到恢復(fù)閾值以下時(shí)，模塊根據(jù)ENA引腳狀態(tài)恢復(fù)操作。
• 輸出欠壓保護(hù)（UVP）：當(dāng)FBVDD或FBVEE引腳電壓低于UVP閾值時(shí)，模塊停止開關(guān)操作，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。該保護(hù)具有鎖存響應(yīng)，可通過循環(huán) (V VIN) 或切換ENA引腳進(jìn)行復(fù)位。
• 輸出過壓保護(hù)（OVP）：當(dāng)輸出電壓超過閾值時(shí)，模塊停止開關(guān)操作。具備兩級(jí)過壓保護(hù)，確保在各種情況下保護(hù)模塊和負(fù)載。
• 過功率保護(hù)（OPP）：通過輸入電壓前饋和“子”突發(fā)占空比調(diào)整，限制最大平均輸出功率。當(dāng)負(fù)載超過最大功率能力時(shí)，輸出電壓下降，觸發(fā)輸出欠壓保護(hù)，模塊進(jìn)入鎖存狀態(tài)。
• 過溫保護(hù)：監(jiān)測(cè)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)功率級(jí)溫度，當(dāng)溫度超過閾值時(shí)，模塊進(jìn)入過溫保護(hù)模式，停止開關(guān)操作，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。可通過循環(huán) (V VIN) 或切換ENA引腳使模塊退出鎖存模式。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 典型應(yīng)用配置

UCC14130-Q1可配置為單輸出或雙輸出轉(zhuǎn)換器。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體需求選擇合適的輸出配置，并通過電阻分壓器設(shè)置輸出電壓。同時(shí)，要根據(jù)電容選擇部分的指導(dǎo)，選擇合適的輸入和輸出電容。

2. 電容選擇

• 輸入電容：在VIN引腳附近放置10 - μF和0.1 - μF的高頻去耦電容，以減少電壓紋波。
• 輸出電容：對(duì)于VDD - VEE輸出，在VDD和VEE引腳附近放置2.2 - μF和0.1 - μF的電容；對(duì)于COM - VEE輸出，需要根據(jù)具體情況選擇合適的電容。在雙輸出配置中，引入 (C{OUT1B }) 電容可以減少 (C{OUT2 }) 和 (C_{OUT3 }) 的電容值，降低總電容和BOM成本。

3. (R_{LIM }) 電阻選擇

在雙輸出配置中，(R{LIM }) 電阻用于調(diào)節(jié)COM - VEE電壓。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，可選擇單 (R{LIM }) 電阻或RDR電路。單 (R_{LIM }) 電阻的選擇需要考慮電容不平衡和負(fù)載的影響，而RDR電路可以提高轉(zhuǎn)換器效率，減少功率損耗。

4. 反饋電阻選擇

通過反饋電阻分壓器調(diào)節(jié) (VVDD - VEE) 和 (V_{COM - VEE }) 輸出電壓。使用0.1%精度的電阻，并在FBVDD和FBVEE引腳與VEE之間連接330pF陶瓷電容，以過濾高頻開關(guān)噪聲。

布局指南

為了實(shí)現(xiàn)UCC14130-Q1的最佳性能，需要遵循以下布局指南：

• 輸入電容：將0.1 - μF高頻旁路電容盡可能靠近VIN和GNDP引腳放置，并與IC在同一側(cè)。將大容量VIN電容與高頻旁路電容并聯(lián)放置。
• 輸出電容：將0.1 - μF高頻旁路電容盡可能靠近VDD和VEE引腳放置，并與IC在同一側(cè)。將大容量VDD - VEE電容與高頻旁路電容并聯(lián)放置。
• 柵極驅(qū)動(dòng)器輸出電容：(C{OUT2 }) 和 (C{OUT3 }) 應(yīng)放置在柵極驅(qū)動(dòng)器IC附近，以實(shí)現(xiàn)最佳去耦和開關(guān)性能。添加 (C_{OUT1B }) 電容可以減少總電容需求。
• (R_{LIM }) 電阻：將 (R_{LIM }) 電阻靠近引腳32放置，并連接到輸出電容分壓器的COM中點(diǎn)。
• 反饋電路：VEEA引腳應(yīng)與VEE平面隔離，通過過孔直接連接到FBVDD和FBVEE的低側(cè)電阻和電容。反饋電阻和330pF陶瓷電容應(yīng)靠近IC放置。
• 熱過孔：通過多個(gè)過孔將VIN、GNDP、VDD和VEE引腳連接到內(nèi)部接地或電源平面，使用多個(gè)熱過孔連接PCB頂部和底部的GNDP和VEE銅層，以提高散熱性能。
• 爬電距離和電氣間隙：避免在UCC14130-Q1下方布線，以保持?jǐn)?shù)據(jù)手冊(cè)中規(guī)定的爬電距離、電氣間隙和加強(qiáng)電壓隔離等級(jí)。

總結(jié)

UCC14130-Q1汽車級(jí)隔離式DC/DC模塊以其高集成度、寬輸入電壓范圍、可調(diào)輸出電壓、低電磁輻射和全面的保護(hù)功能，為汽車和工業(yè)應(yīng)用提供了可靠的電源解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇電容、電阻等元件，并遵循布局指南，以實(shí)現(xiàn)模塊的最佳性能。希望本文能為工程師們?cè)谑褂肬CC14130-Q1進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有用的參考。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。