suche UCC3895

[oekorep]

Guten Tag,
seit einiger Zeit suche ich zum Bau eines 48V nach 400V DCDC Converters nach einem Modell für den UCC3895 Phaseshift PWM Chip. Alles was im Netz zu finden ist , ist verschüsselt oder hat Fehler.
Wie z.B das angehängte File. Da ich mich mit LTSpice noch nicht so auskenne, kann ich den Fehler nicht finden. ("too few nodes...")
Kann da jemand helfen?
Gruss Willi

 

[spicer]

Hi @oekorep
Hättest eventuell einen Schaltplan (asc) mit diesem Bauteil?

Versuche es mal mit der angehängten Lib.

Zudem habe ich Dir noch den Ersatztyp (UCC28951) angehängt.

 

[oekorep]

Hallo Spicer,
vielen Dank für die Antwort und das Modell. Werde ich morgen testen. Wenn die Simulation klappt, poste ich den Plan hier... Derzeit habe ich für die Versuche mit dem Chip nur eine Testschaltung ohne Leistungsteil.
Ist die Applikation aus dem Datenblatt.
Damit hatte ich ein Modell getestet, was aber nur Mist gemacht hat, selbst der Sägezahn an Ct hatte merkwürdige Einbrüche. OK war nur die Spannung am Softstart Kondensator. Das Ausgangssignal war fast wie ein Rauschen...:-(

Schönen Abend noch..

Willi

 

[oekorep]

Hallo Spicer,
hier die Ergebnisse:
leider ist das Ausgangssignal auch mit diesem Modell nicht plausibel (siehe Screenshot), allerdings ist hier das Sägezahnsignal OK. Uref ist OK, Uss ist OK.
Open Loop sollte nach dem Softstart an A-B sowie an C-D ein ca 50% Rechteck stehen (A-B C-D 180 Grad phasenversetzt) , ohne Lücken. Die Schaltung habe ich angehängt.
Den Errorlog habe ich mit abgebildet. ...sagt mir nicht viel, insbesondere die "missing value" Meldungen sind mir nicht geheuer.

Ein Abschließen der Ausgänge mit Widerständen ändert an dem Verhalten nichts, ebenso das Abklemmen der Slopekompensation (R8).

Hast Du eine Idee wo die Probleme herkommen?
VG
Willi

 

[Udo]

Hallo Willi,
kannst Du auch Dein UCC3895.asy - file posten, damit man Deinen Schaltplan öffnen kann.
Danke
Udo

 

[Udo]

Hier noch ein interessanter phase-shift controller, zugänglich in der LTspice-lib. Ein example findet man unter example\jigs\3722-1
Ich hänge mal den Schaltplan und meine generierten Plots an.
---
Udo

 

[oekorep]

Hallo Udo,
anbei ist das UCC3895.asy. Es ist einfach mit Autocreate gemacht.

Den LTC Baustein hatte ich auch schon überlegt zu nehmen, der ist aber mehr als 3x so teuer wie der 3895 und schlechter beschaffbar...
Der UCC28951 würde auch gehen, ist aber auch teurer und hat Features die ich nicht brauche (zb. Ausgänge für Synchrongleichrichter) und dafür 4 Pins mehr (größer auf PCB)
Synchrongleichrichtung macht bei meiner Anwendung 48->400V ohnehin keinen Sinn. Die hohen RDS on von 600V+ Mosfets würden die Flussspannung kaum reduzieren können bei 10A+
und dann das rr Verhalten der Bodydioden...

VG
Willi

 

[Udo]

Hallo Willi,
inzwischen habe ich - ungeduldig wie ich halt bin - das Symbol ebenfalls über Autogenerated erzeugt. Ich werde mal einen Test durchführen und ein Design mit dem UCC3895 in Angriff nehmen.
Noch eine Frage: Möchtest Du aus 48V 400V erzeugen, oder umgekehrt ? Welche Ausgangsleistung hast Du vorgesehen?

VG
Udo

 

[oekorep]

Hallo Udo,
das ganze ist für einen 3phasigen Wechselrichter . 48V Batterie Nennspannung werden zu 400V Zwischenkreis gewandelt. Leistung 2.5kW Dauer, Spitzenleistung ca.4kW. Das ganze wird 3x gebaut, die 3 WR werden dann auf dem Neutral zusammengeschaltet, daher muss alles potentialfrei werden.
So ein Teil habe ich schonmal gebaut, aber nur mit "normalen" FB Wandler, noch nicht mit ZVS Technik. Der Wirkungsgrad sollte damit besserwerden. Ist jetzt bei knapp 90%.

VG
Willi

 

[Udo]

Hallo Willi,
zuerst die schlechte Nachricht. Ich habe eine Testschaltung aus der Applikation (Datenblatt UCC3895) aufgebaut. Ergebnis: Jede Menge Fehler im Modell. Errormeldung: questionable curly braces und anderes mehr.
Ich habe deshalb das funktionierende Vorgängermodell UC3879 eingesetzt und einen PS-Converter für Deine Applikation 48V/400V/2,5KW simuliert. Die Schaltung, das Modell und die Plots anbei. Damit kann man schon die
Funktionsweise testen. Jetzt würde noch die im Schaltplan vermerkte Optimierung anstehen. Dazu wäre noch ein bischen mehr Input zur Spec. etc. nötig.
Ich würde nach der Optimierung mit dem UC3879 es wagen, die hardware mit dem UCC3895 aufzubauen. Die Unterschiede zwischen den IC's sind überschaubar.
Vielleicht könnte man noch die lib's der beiden Modelle vergleichen und schauen, ob es syntax-Fehler o.ä. im UCC3895 gibt, die mit der Umwandlung Spice XYZ in LTspice zu tun haben könnten. TI bietet leider häufig PSpice-Modell
zum Download an, die "enyrypted" sind.

VG
Udo

 

[oekorep]

Hallo Udo,
erstmal vielen Dank für die Mühe.
Werde mir das gleich mal vornehmen. Die Idee mit dem 3879 hatte ich auch schon zur Simulation des Leistungsteils. Habe es aber dann einfach mit 4 entsprechenden Pulsquellen gemacht da ich auch für den kein Modell hatte.
Die Regelung lässt sich so natürlich nicht Prüfen.

Die Baureihe der Chips begann ja bei Unitrode mit dem UC3875, dann 3879 und bei Ti kam dann der 3895. Das reizvolle an dem ist die Totzeit- Adaption, aber Du hast Recht: wenn der Rest läuft, kann man sich das dann nochmal ansehen, im PCB kann man den entsprechenden Spannungsteiler schon vorsehen und erstmal mit 0Ohm bestücken .
Das TI nur die verschlüsselten Dinger anbietet , hat mich auch geärgert.

Gruß
Willi

 

[Udo]

Hier noch ein plot zum Pulslastverhalten 1A> 2,5KW ; 1A > 4KW

Gruß
Udo

 

[oekorep]

Udo, vielen Dank dafür..
habe gestern Deine Schaltung ausprobiert, läuft super! Ursprünglich wollte ich TLP250 Optotreiber einsetzen aber angesichts Deiner Schaltung bin ich jetzt auch für Steuertrafos, einen werde ich um eine Wicklung ergänzen, zur Gewinnung der Hilfsspannung des Sekundärteils . Die müsste ich sonst (wie bei meinem alten Design) separat mit einem kleinen Flyback erzeugen.
Nun muss ich erstmal alles auf meine Bauteilgegebenheiten anpassen. Insbesondere werde ich den Trafo Prototyp ETD59/N87 konstruieren um die realen Leckinduktivitäten zu haben.
Werde P-S-P Interleave versuchen mit Cu-Folie im Prim. Mal sehen wie klein ich die sekundäre Leckinduktivität damit bekomme....

Gruß
Willi

 

[Udo]

Danke Willi, für die Info. Jetzt kommt die Feinarbeit. Wenn die Streuinduktivität des Trafos bekannt ist, kann entschieden werden, ob nicht eine externe Induktivität Lext nötig ist. Lshim=Lstreu+Lext.
Für soft-swichting gilt: 1/2 * Lshim*IL^2 > 1/2 C*U^2; C=wirksame Coss eines MOS, 1/2 C*U^2 muss die Summe eines Bückenzweiges enthalten.
Hilsspannung: Das schöne bei PSh ist, dass man mit konstantem duty cycle arbeiten kann und nicht auf PWM-abhängige Spannungen angewiesen ist.

Gruß
Udo

 

[oekorep]

..genau das meinte ich mit dem "Abzweigen" vom Steuertrafo, ist ja immer um die 50% in einer Halbbrücke ;-) Mit Brückengleichrichtung ist auch alles schön symmetrisch belastet...
Beim Trafo vermute ich dass ich mit der "natürlichen" Leckinduktivität schon in die Nähe komme,bei so geringen Windungszahler liegt man ja immer deutlich unter 1uH und da sind ja noch die Anschlussinduktivitäten.
Deren Längen werde ich bei der Messung berücksichtigen. Da ich mehrere IRFB3607 parallelschalten werde, kann es aber doch durchaus auf eine ext. Lr hinauslaufen um mit ZVS in möglichst geringe Ausgangsleistungen "vordringen" zu können. Mal sehen...

Gruß
Willi

 

[oekorep]

Hallo Udo,
der (Test) Trafo ist fertig. Mechanisch noch nicht ausgereift, aber geeignet zur Bestimmung der El. Parameter: Lmag = 20uH, Lsek = 2mH, Lsprim : 90nH Lssek = 5uH.
Primär hat er 1Wdg 0.3x35mm Cu, sekundär 2x16x 0,3CuL 20Wdg, dann nochmal 1Wdg Cu 35mm. Der dünne Draht auf dem Bild ist dann später natürlich ein 12x0.5mm Cu-Band.
Reicht also für ZVS ab ca. 100W, da baue ich nicht noch ein (Leistungs-) Bauteil ein... Bei 5uH "Klingelinduktivität" sind die Parasitärschwingungen mit der Dioden Kapazität deutlich. Werde ich wohl einen mini Snubber
(< 5W) einbauen: Diode ,Kondensator , Widerstand

Gruß
Willi

 

[Udo]

Hallo Willi,

90nH (sicher gemessen bei sekundärseitig kurzgeschlossener Wicklung) bedeuten 0,45% der Lmag. Als typischer Wert durchaus glaubhaft. Wenn Du noch die Cu-Widerstände ausrechnest, können die noch in die Simulation einfliessen.
Snubber kannst Du ja noch am Ende entscheiden.

ZVS sieht bei Vollast auch mit diesen Werten gut aus. Bei 10% Last Lshim noch mal nachrechnen.

Gruß
Udo

 

[oekorep]

Ja, die Messungen sind bei jeweils kurzgeschlossener gegenüber Wicklung.
Die Kupferwiderstände liegen rechnerisch bei ca. 0.6m primär und 15m sekundär . Skin Effekt dürfte nicht so ausgeprägt sein bei ca 0.25mm Eindringtiefe bei den Frequenzen ; ist ja alles dünner im Einzelnen .
Da mein Induktivitäts-Meter bei nH Werten so seine Schwierigkeiten hat, habe ich nochmal nachgemessen mit der L-R HF Spannungsteiler Methode
die 90nH haben sich bestätigt, die 5uH sekundär sind eher 4uH.
Der shim-Strom kommt bei 129W Last auf ca. 12A was etwa 6uJ entspricht, meine Vorgesehenen Transistoren haben 380p Coss. 3 Stück, H+L macht zusammen 2,28n -> 2,6uJ sind nötig.
ist auch sehr schön zu sehen, dass die Spannung an den Transistoren unter 0 bzw über Ubus geht beim Einschalten und kein Miller Plateau am Gate....


Gruß
Willi