开关电源知识库

SLUU968A 全文精译 —《Using the UCC28700EVM-068 5-W USB Adapter User's Guide》

原文:TI SLUU968A《Using the UCC28700EVM-068, Evaluation Module and User's Guide》(封面题 UCC28700EVM-068 5-W USB Adapter;SLUU968A − 2012 年 7 月 − 2015 年 9 月修订为 A 版),共 17 页。「原文 PDF:90_资料源/UCC28700_EVM手册.pdf」。 本篇为全文忠实精译:覆盖安全警告页(全文)、描述、电气性能规格表、原理图与元件值、测试装置、测试点表、性能数据与典型曲线(图 4~13 逐图)、装配与 PCB 图(图 14~17)、材料清单(BOM 全表 21 行)、修订历史;末尾 TI 标准条款(原文 5 页法律文本)按 10 节逐条忠实摘要(法律效力以英文原文为准,见 §9)。原理图/照片/示波图/PCB 图为位图:配图引用本库翻拍(img/evm_fig*.png),关键读数以原文文字层与图面为准。版权归 Texas Instruments(© 2012–2015)。

本篇与库内文档的关系

译注约定

  1. 图 1(板照)、图 2(原理图)、图 3(测试框图)、图 5~13(示波图/曲线)、图 14~17(装配/PCB 图)均为位图:本库已从原 PDF 翻拍存 img/,正文注明。
  2. 原文疑点照录并加〔译注〕:BOM 与原理图设计器不一致(R14↔R15)、规格表输入电压 100~240 VAC 与原理图标注 90~265 VAC 不一致、图 13 线缆长度 1 m 与 DS 图 27 的 3 m 口径不同。
  3. 术语首现中英并注:评估模块(Evaluation Module, EVM)、原边调节(Primary-Side Regulation, PSR)、恒压/恒流(CV/CC)、开尔文连接(Kelvin connection)、功率分析仪(Power Analyzer)。

1 安全警告(WARNING,原文第 2 页全文)

始终遵循 TI 的设置与应用说明,包括所有接口部件均在其推荐的电气额定电压与功率限值内使用。始终采取电气安全预防措施以确保你的人身安全与周围人员安全。更多信息联系 TI 产品信息中心(http://support.ti.com〔译注:原文网址印刷为 “http://support/ti./com”,为原文笔误〕)。保存所有警告与说明以备将来参考。不遵循警告与说明可能因电击和/或灼伤危险导致人身伤害、财产损失或死亡。

“TI HV EVM” 指以开框架、非封闭印刷电路板组件形式提供的电子装置,严格限于开发实验室环境、仅限具备高压电路开发与应用安全培训、专长与知识的合格专业用户使用。TI 严格禁止任何其他用途和/或应用。如你不具备相应资质,应立即停止使用本 HV EVM。

  1. 工作区安全:(a) 保持工作区整洁有序。(b) 电路带电期间必须有合格观察者在场。(c) TI HV EVM 及其接口电子设备带电的区域必须设置有效屏障与标识,指示可能存在可触及高电压,以防无意接触。(d) 开发环境中所有超过 50 V RMS/75 VDC 的接口电路、电源、评估模块、仪器、仪表、示波器及相关设备,必须经由带紧急断电(EPO)保护的电源插线板供电。(e) 使用稳定且不导电的工作台面。(f) 使用充分绝缘的夹具与导线连接测量探头和仪器;尽可能避免徒手测试。
  2. 电气安全:(a) 进行任何电气或其他诊断测量之前,先使 TI HV EVM 及其所有输入、输出与电气负载断电,并复核确认已安全断电。(b) 确认断电后,进行所需的电路配置、接线、测量设备连接及其他应用操作——此时仍应假定 EVM 电路与测量仪器可能带电。(c) EVM 准备完成后,按预期上电。 警告:EVM 带电期间,切勿触摸 EVM 或其电路——它们可能带有足以造成电击危险的高电压。
  3. 人身安全:(a) 穿戴个人防护装备(如乳胶手套、带侧护板的护目镜),或将 EVM 置于带联锁的适当透明塑料防护箱内以防意外触碰。
  4. 安全使用限制:(a) EVM 不得用作全部或部分生产单元。

2 描述(Description,原文第 3 页)

UCC28700EVM-068 是一款 5 W 评估模块,用于评估 USB 应用的离线适配器。UCC28700EVM-068 仅用于评估目的,不构成最终产品。它把 100~240 V RMS 交流输入变换为带 1 A 电流限制的隔离 5 V 直流输出,面向 USB 适配器应用〔译注:规格表口径 100~240 V;原理图标注 “VIN = 90V to 265V RMS”,两处不一致,原理图口径为设计下限口径,见 §3〕。

UCC28700EVM-068 实物照片(TI SLUU968 图 1,翻拍自手册)

板印信息(图 1 可见):T1=Würth 750312723、丝印 “UCC28700EVM-068 PWR068 Rev. C.2”、“VIN: 100VAC TO 240VAC”、板轮廓 25.4 mm×68 mm。

3 电气性能规格(Electrical Performance Specifications,原文第 4 页表)

参数 测试条件 MIN TYP MAX 单位
输入特性
V(IN) 输入电压 — 100 115/230 240 V
空载输入功率 V(IN)=标称,I(OUT)=0 A — — 30 mW
输出特性
V(OUT) 输出电压 V(IN)=标称,I(OUT)=标称 4.75 5 5.25 V
V(OUT) 线性调整率 V(IN)=min~max,I(OUT)=标称 — — 3% —
V(OUT) 负载调整率 V(IN)=标称,I(OUT)=min~max — — 3% —
V(OUT) 输出电压纹波 V(IN)=标称,I(OUT)=max — — 100 mVpp
I(OUT) 输出电流 V(IN)=min~max — — 1 A
V(OVP) 输出过压 I(OUT)=min~max — 5.75 — V
M 负载阶跃(V(OUT)=4.1 V~6 V) (0.1 A→0.6 A) 或 (0.6 A→0.1 A) 4.1 — 6 V
系统特性
开关频率 — — — 107 kHz
η 满载效率(115/230 V RMS 输入) R(Load)=5 Ω 74% — 76% —
T(op) 工作温度范围 V(IN)=min~max,I(OUT)=min~max 25 — 40 ℃

〔译注·交叉校验〕本表与 00 篇DS 表 1 高度一致(输出/效率/待机三参数逐项同值);差异项:本表增加线性/负载调整率 3% 与纹波 100 mVpp 两项整机口径;开关频率本表 107 kHz vs DS 表 1 的 105 kHz(同板实测/设计目标之差)。

4 原理图(Schematic,原文第 5 页图 2)

UCC28700EVM-068 原理图(TI SLUU968 图 2,翻拍自手册)

关键元件值(图 2 文字层照录):R1=487 Ω(钳位)、R2=3.01 kΩ(输出预载)、R3=10 Ω(熔断)、R4/R5/R6=5.11 MΩ×3(启动)、R7=121 kΩ(R_S1)、R9=30.1 kΩ(R_S2)、R10=4.64 kΩ(R_LC)、R11=10 Ω、R12=10.0 kΩ、R13=2.05 Ω(R_CS)、R15=22.5 Ω(VDD 串联滤波)、C1=1 nF(钳位)、C2/C3=560 µF×2(输出)、C4/C5=4.7 µF×2(母线)、C7=330 nF(VDD)、C8=1000 pF/500 VAC(Y 电容)、C6/C9/R8=无值不贴、D1=MURS160、D2=B340LB-13-F、D3=RS1B-13-F、D4=SMBJP6KE82A、D5=HD06、L1=470 µH、Q1=STD2HNK60Z-1、T1=750312723(950 µH)、U1=UCC28700。图注:“Note: No Value Means Not Populated”(无值=不贴装)。

〔译注〕

  1. R8 实为 CBC 电阻位:放大核对原理图连线,U1 的 1 脚(CBC/NTC)经 R8 接地——R8 不贴即 CBC 悬空=最小线缆补偿(V_CVS(min)=−15 mV typ@VS)。DS §11.1 布局节的 R15+C7=VDD 低通与此互证(若 R15 是 CBC 电阻,则 DS 的“R15 与 C7 在 VDD 脚构成低通”无从成立)。
  2. BOM 与原理图设计器不一致:BOM 表第 17 行为 “R14 = 22.5 Ω,数量 1”,原理图同值电阻标号 R15——同一实贴件(本 EVM 无第二只 22.5 Ω),以原理图标号/DS §11.1 口径(R15)为准。
  3. R11(10 Ω)/R12(10.0 kΩ)在原理图该区域连线密集,本库从 300 dpi 翻拍无法无损判读其精确接法(推测为 R_CS 相关并联/检测网络,待核实);不影响设计计算——R_CS 有效值 2.05 Ω 已由 DS 式 25(L_P=950 µH)与式 23(I_OCC=1 A)双向锁定,见 03 篇 Step 12/14。

5 测试装置(Test Setup,原文第 6 页)

安全:本评估模块未做封装防护,存在远高于 50 V DC 的电压——未经电力电子操作与测试安全培训者请勿使用。

设备清单(原文逐条):

测试装置框图(TI SLUU968 图 3,翻拍自手册)

测试点功能表(原文表):

测试点 名称 描述
TP1 AC Line 交流火线的开尔文连接
TP2 AC Neutral 交流零线的开尔文连接
TP3 VOUT + 输出正的开尔文连接
TP4 VOUT − 输出负的开尔文连接

〔译注〕开尔文连接(Kelvin connection)=电压检测点与电流流过点分开走线的四线测法——待机功率与效率测量必须用 TP1~TP4 而不是接线端子,否则端子接触电阻污染毫瓦级读数。图 3 中功率分析仪电流测量经 1 Ω 精密分流器接入,电压测量并接;输出侧经 1 µF 并联+负载,示波器探头挂在 VOUT+。

6 性能数据与典型特性曲线(Performance Data and Typical Characteristic Curves,原文第 7~9 页)

6.1 效率(图 4)

UCC28700EVM-068 效率曲线(TI SLUU968 图 4,翻拍自手册)

横轴输出功率 25%~100%,纵轴效率 64%~78%:115 V RMS 满载≈76%、230 V RMS 满载≈74%;25% 载时 115 V≈72.5%、230 V≈65.3%(230 V 轻载效率低——轻载下频率仍偏高、固定损耗占比大,与 02 篇FM1 段分析一致)。与规格表 74%~76% 互洽。

6.2 启动波形(图 5~8)

图 条件 内容
图 5 115 V RMS,空载 输出软启动升至 5 V,无过冲
图 6 115 V RMS,5 Ω 负载 恒流段斜坡上升后进稳压(02 篇 §6 启动序列的实测形态)
图 7 230 V RMS,空载 同图 5,高线口径
图 8 230 V RMS,5 Ω 负载 同图 6,高线口径

(图 5~8 为示波图位图,读数以原 PDF 图面为准;本库翻拍:img/evm_fig5_6_启动115V.png、img/evm_fig7_8_启动230V.png。)

6.3 负载瞬态(图 9~12)

图 条件 内容
图 9 115 V RMS 0.1 A→0.6 A 负载阶跃
图 10 115 V RMS 0.6 A→0.1 A 负载阶跃
图 11 230 V RMS 0.1 A→0.6 A 负载阶跃
图 12 230 V RMS 0.6 A→0.1 A 负载阶跃

规格要求阶跃期间 V(OUT) 保持 4.1~6 V(表 §3)——由 C2/C3=1120 µF 后备支撑(03 篇 Step 3)。CH1=I(OUT),CH4=V(OUT) 带 5 V 偏移〔译注:DS 图 25/26 同口径,逐图读数见原 PDF〕。

6.4 输出纹波电压(图 13)

满载输出纹波(TI SLUU968 图 13,翻拍自手册)

原文两条说明(逐字翻译):

〔译注〕DS 图 27(同板同测试)称 “3M of cable”——1 m(EVM)与 3 m(DS)口径不一致,结论一致:线缆电感+末端 1 µF 构成第二级滤波,受电端纹波比板上更低。图 13 示波图:CH2/CH4 均 100 mV/格,时基 50 µs/格(图面文字层读数)。

7 EVM 装配图与 PCB 布局(原文第 10~11 页,图 14~17)

图 内容 本库翻拍
图 14 顶视装配图(Top Assembly Drawing) img/evm_fig14_15_顶视装配与PCB.png(左半)
图 15 顶层 PCB 图(Top PCB Drawing) 同上(右半)
图 16 底视装配图(Bottom Assembly Drawing) img/evm_fig16_底视装配.png
图 17 PCB 装配图(PCB Assembly Drawing) img/evm_fig17_PCB布线.png

布局要点与 DS §11.1 一致(04 篇 §3逐条翻译并解释):可见 T1 居中、Q1/U1 紧邻、C7 贴 VDD 脚、R7/R9 贴 VS、C6/C9/R8 空位在图 14/16 中可见未贴装。

8 材料清单(List of Materials,原文第 12 页表,全表 21 行)

The EVM components list according to the schematic shown in Figure 2(元件清单按图 2 原理图)。

数量 位号 描述 料号 制造商
1 C1 电容,陶瓷贴片,200 V,±10%,1206,1 nF STD STD
2 C2, C3 电容,电解,10 VDC,−55~125 ℃,±20%,560 µF RHT1A561MDN1 Nichicon
2 C4, C5 电容,电解,400 V,−25~85 ℃,±20%,4.7 µF UVR2G4R7MPD Nichicon
0 C6, C9 电容,陶瓷,25 V,X7R,±10%,0805 STD STD
1 C7 电容,陶瓷,50 V,X7R,±10%,0805,330 nF STD STD
1 C8 电容,陶瓷圆片,0.001 µF,500 VAC,1000 pF 440LD10-R Vishay-Sprague
1 D1 二极管,超快整流,1 A,600 V,DO-41,MURS160-13-F〔译注:描述栏印 “MURS160-13-F”,料号栏印 “1N4934”——原文两栏不一致,以原理图/描述栏 MURS160 为准〕 1N4934 Fairchild Semi.
1 D2 二极管,肖特基,3 A,40 V,SMB B340LB-13-F Diodes Inc
1 D3 二极管,快恢复,400 V,1 A,SMA RS1B-13-F Diodes Inc
1 D4 二极管,TVS,82 V,600 W,SMB SMBJP6KE82A-TP Micro Commercial Co
1 D5 整流桥,600 V,0.8 A,玻璃钝化,4-SMD HD06 Diodes Inc
1 J1 接线端子,2 脚,6 A,3.5 mm ED555/2DS OST
1 J2 接线端子,3 脚,15 A,5.1 mm ED120/3DS OST
3 JMP1, JMP2 跳线,0.3 英寸长,PVC 绝缘,AWG 22〔译注:位号列印 “JMP1, JMP2” 但数量为 3,与原理图 JMP1/JMP2/JMP3 三只对照,疑漏 JMP3,原文如此〕 923345-03-C 3M
1 L1 电感,径向,±10%,470 µH RLB0608-471KL Bourns
1 Q1 MOSFET,N 沟道,600 V,2 A,4.8 Ω,IPAK STD2HNK60Z-1 ST Micro.
1 PCB PWR068 STD STD
1 R1 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,Ω〔译注:阻值栏空缺——原理图 R1=487 Ω〕 STD STD
1 R2 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,3.01 kΩ STD STD
1 R3 电阻,TH 熔断功率型,3 W,10 Ω PWR4522AS10R0JA Bourns
1 R10 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,4.64 kΩ STD STD
1 R11 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,10 Ω STD STD
1 R12 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,10.0 kΩ STD STD
1 R13 电阻,贴片,1/10 W,1%,1206,2.05 Ω STD STD
1 R14 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,22.5 Ω〔译注:原理图同值电阻标号 R15(VDD 串联滤波),见 §4 译注 2〕 STD STD
2 R4, R5 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,5.11 M STD STD
1 R6 电阻,直插,1/4 W,5.11 M STD STD
1 R7 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,121 kΩ STD STD
0 R8 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805〔译注:无值不贴——R8 为 CBC 线缆补偿电阻位,见 §4 译注 1〕 STD STD
1 R9 电阻,贴片,1/10 W,1%,0805,30.1 kΩ STD STD
1 T1 变压器,±10%,950 µH 750312723 WE(Würth)
0 TP1,TP2, TP3,TP4 测试点,红色,直插,色标 5000 Keystone〔译注:数量 0 但实物板带 TP——原文如此;图 1 实物可见测试点〕
1 U1 反激 PWM 控制器 UCC28700DBV TI

9 TI 标准条款与重要声明(原文第 12~17 页,按 10 节忠实摘要)

〔译注〕原文第 12 页下半至第 17 页为 TI 评估模块标准条款(STANDARD TERMS AND CONDITIONS FOR EVALUATION MODULES)与重要声明,为 TI 所有 EVM 通用的法律文本。篇幅所限按节忠实摘要,法律效力以英文原文为准:

节 标题 要点(忠实摘要)
1 交付(Delivery) EVM 仅供产品/软件开发者在研发环境做可行性评估、实验或科学分析;无直接功能、非成品;不得直接或间接组装进任何成品/子组件;不得用于消费/家用;不得转售、转许可、出租、出借或作商业分销
2 有限保证与救济 不适用于软件(软件按其许可协议);TI 保证 EVM 交付后 90 天符合 TI 公布规格;因使用方疏忽/误用/改动造成的缺陷免责;不符时 TI 可选择维修、更换或记账退款,维修件延续原保证期、更换件重新起算 90 天
3 监管声明 3.1 美国:非 FCC 认证 EVM 不得转售/营销,除非先取得 FCC 设备授权;Class A(商用环境)与 Class B(住宅环境)干扰声明全文照录于原文。3.2 加拿大:符合 Industry Canada 免许可 RSS 标准(含可拆卸天线条款)。3.3 日本:无线电波法合规要求(电波暗室使用/实验局许可/技术基准适合证明三种途径,附 TI 日本地址:东京都新宿区西新宿 6-24-1 西新宿三井ビル)
4 使用限制与警告 4.1 不得用于功能安全/安全关键评估(包括生命维持应用);4.2 使用前必须阅读用户指南及警告;4.3 运行不得超过推荐规格(超限可能致人身伤害/死亡/财产损失);部分元器件正常工作即发热;仅限合格专业人员使用;接口隔离与漏电流限制由使用方负责;4.4 使用方负责判定并遵守适用法律法规及废弃回收义务
5 信息准确性 TI 尽力准确提供 EVM 供应与功能信息,但不担保其准确、完整、可靠、即时或无误
6 免责声明 除上述有限保证外,EVM 及随附设计材料(含 EVM 设计本身)按“现状(AS IS)且含全部瑕疵”提供;TI 否认一切其他明示/默示保证(适销性、特定用途适用性、不侵权)
7 使用方赔偿义务 使用方就任何不符合本条款的处置/使用引起的索赔、损害、损失、费用与责任,为 TI 及其许可方与代表抗辩、赔偿并使其免受损害——无论基于制定法、法规、侵权、合同或其他法律理论,即使 EVM 表现与描述/预期不符
8 责任限制 8.1 一般:TI 对任何特殊/间接/惩罚性/附带/后果性/惩戒性损害不负责(含拆除重装、替代采购、重测、机时、人工、商誉、利润、储蓄、使用、数据损失、营业中断);诉讼时效 1 年。8.2 特别:TI 的累计责任以该批 EVM 实付总额为限;多项索赔不扩大该限
9 退货政策 除另有说明不提供退款/退货/换货;包装已拆封或损坏不可退货;价格/交付异议联系 TI;退货后 30 个工作日内全额退款(不含邮费包装费)
10 管辖法律 德克萨斯州法律(不含法律冲突原则);非专属管辖权在德州法院、执行地 Dallas County;任何美国或外国法院均可执行判决,TI 可在任何美国或外国法院寻求强制救济

重要声明(IMPORTANT NOTICE,原文第 17 页摘要):TI 保留按 JESD46 更正/改进/变更并按 JESD48 停产的权利;买方下单前应获取最新信息,并核实其所依赖的信息现行且完整。TI 按销售条款担保元器件性能;除法律强制外不对每颗元器件的全部参数进行测试。TI 不承担应用协助或买方产品设计责任;买方对自己的产品与应用负全责。未经专项授权,TI 元器件不用于 FDA Class III(或类似生命攸关医疗设备);除非特别指定,不用于军事/航空。(通信地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265;© 2012–2015, Texas Instruments Incorporated)

10 修订历史(Revision History,原文第 12 页)

从 2012 年 7 月版到 A 版(2015 年 9 月):

11 交叉校验汇总(本篇实贴值 vs 库内 00/03 篇设计值)

项目 00/03 篇(DS SLUSB41A 设计链) 本篇(SLUU968 实贴) 结论
R_STR 式 14 → 15.1 MΩ(C_DD=330 nF,T_STR=1 s) R4/R5/R6=3×5.11 M=15.33 MΩ ✅ 差 1.5%
R_S1 / R_S2 式 15/16 → 123.3 k / 30.06 k R7=121 k / R9=30.1 k ✅ 2% / 0.1%
R_CS 式 23 → 2.01 Ω(N_PS=14) R13=2.05 Ω ✅(N_PS=14.3 时精确咬合)
R_LC 式 17 → 4.65 kΩ(T_D=195 ns) R10=4.64 kΩ ✅
C_OUT 式 11 → 639 µF C2/C3=1120 µF ✅ 1.75× 裕量
C_DD 式 13 → 584 nF(全 C_OUT)/292 nF(单只口径) C7=330 nF ⚠️ 对应单只口径(03 篇 Step 5)
R_PL 式 28 → 3.46 kΩ(η_SB=0.625) R2=3.01 kΩ ⚠️ 对应 η_SB≈0.56 保守假设
线缆补偿 式 5/18 → R_CBC 按需编程 R8 不贴(CBC 悬空=−15 mV min) ✅ EVM 最安全取向
匝比 N_PS/N_AS/N_PA ≤14.1 / 3.58~3.74 / 3.65 反推 14 / 3.84 / 3.65(三链互洽) ✅(03 篇 §4)
满载效率 DS 表 1:74%~76% 图 4 实测:76%@115 V / 74%@230 V ✅
待机 式 27~30 → 19.1 mW 规格 ≤30 mW ✅(裕量 36%)
纹波 DS 图 27:3 m 线缆末端 <50 mV 图 13:1 m 线缆末端 <50 mV ⚠️ 线缆口径不同,结论一致
输入范围 DS 表 1:100~240 VAC 原理图标注 90~265 VAC ⚠️ 两口径并存(设计下限 90 VAC)

精炼要点

要点 数值/结论 出处
板的定位 5 V/1 A USB 适配器评估板(25.4×68 mm,PWR068) §2
测量守则 TP1~TP4 开尔文连接 + 1 Ω 精密分流 §5
实测背书 满载 76%/74%(115/230 V)、待机 ≤30 mW、线缆末端纹波 <50 mV §6
BOM 骨架 R13=2.05 Ω(CC)/R7·R9(CV)/R10(线补)/3×5.11 M(启动)/R8 空位(线补) §8
文档间三处口径差 C_DD 口径、R_PL 保守度、线缆长度 1 m vs 3 m §11
设计→实物咬合度 16 项交叉校验:12 项 ✓、4 项口径注记、0 项冲突 §11

附:补充图片索引(库内存档)

以下三张图存于 img/ 但正文未直接嵌入,供对照原 PDF 时取用:


上一级:UCC28700