Expertos, tengo una duda sobre usar este módulo medio puente UCC21520 para hacer un circuito Boost

El diagrama esquemático es como se muestra arriba. Conecté 5 V al puerto VS en serie con una inductancia de 470 u (lado de baja tensión), y luego conecté en el puerto VCC un condensador de 1000 u en paralelo con una resistencia de 1 k. Los puertos PWMA y PWMB reciben señales PWM con tiempo muerto procedentes del microcontrolador (actualmente solo con un ciclo de trabajo del 50 % y sin retroalimentación). Ahora, en VCC solo tengo una tensión de salida de unos 4,6 V (supongo que es solo la caída de tensión del diodo Schottky), y PWMA y PWMB también muestran esta salida incluso cuando no hay señal. Les pido a los expertos que me indiquen posibles direcciones para modificarlo :sob:

Ahora parece que las tubos superior e inferior no han recibido ninguna señal de conducción, por lo que solo queda el Schottky en paralelo con el tubo superior de corriente continua.

¿Conectaste los 12 V? El UCC21520 es un controlador aislado; las salidas de ambos canales deben conectarse a fuentes de alimentación independientes.

Este es otro hilo sobre un problema con el UCC21520: https://bbs.eeclub.top/t/topic/284/2

Hermano, este fenómeno es 100% que el tubo superior no está actuando en absoluto; la corriente pasa directamente por el diodo intrínseco del tubo superior (o por el Schottky que tengas en paralelo) para la circulación libre. Los 5 V de entrada menos la caída del diodo son justo los aproximadamente 4,6 V que mediste.

Te sugiero revisar estos pasos:

  1. ¿Está alimentada la fuente auxiliar de 12 V? En tu esquema, VDDB necesita una alimentación independiente de 12 V. Si no hay esos 12 V, el controlador estará en estado UVLO (bloqueo por baja tensión), y por muchas señales PWM que le dé el microcontrolador, el chip las ignorará directamente.

  2. Estado del pin DISABLE: Aunque en el esquemático hay un pull-down R10 (10 k), lo mejor es medir con un multímetro el pin 5 del UCC21520 para asegurarte de que está realmente a 0 V. Si queda flotante o una interferencia lo sube, el chip no sacará salida.

  3. Revisa primero el tubo inferior: Todo el boost depende de que el tubo inferior (Q3) conduzca para almacenar energía en el inductor; si el tubo inferior no conduce, todo es inútil. Por ahora no te preocupes por el tubo superior; mide directamente el pin G de Q3 con un osciloscopio y mira si hay una onda cuadrada.

Sin siquiera un gráfico de forma de onda del osciloscopio, ¿cómo voy a poder diagnosticarlo…? Voy a adivinar a ciegas algunos problemas comunes:

Primero, problemas de tierra común. Tu señal PWM sale del microcontrolador. ¿Has conectado la tierra del microcontrolador a la tierra del lado de entrada del chip controlador (pin 4, GND)? Si no se manejan bien las tierras a ambos lados del optoacoplador o del chip aislador, la señal simplemente no entra.

Segundo, el callejón sin salida del circuito de arranque (bootstrap). Al usar un controlador de medio puente para un Boost, el condensador de arranque del transistor superior (C3 y C4) se carga cuando el transistor inferior conduce y lleva VS a tierra. Si el transistor inferior no se activa por algún motivo (por ejemplo, falta alimentación VDD en el lado del controlador o el circuito de apagado rápido está soldado al revés), VDDA del transistor superior nunca se cargará y el transistor superior nunca se abrirá.

La forma de proceder es sencilla: desconecta la entrada de 5 V del circuito principal, alimenta solo la placa de control y la placa del controlador, y usa una punta de prueba para medir el pin 11 del chip (OUTB). Primero debes ver ahí una onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50 % antes de seguir investigando.

¡Qué pasa, tío, clásico problema del controlador de compuerta! Si tu salida se queda en 4,6 V incluso cuando no aplicas PWM, significa que el circuito simplemente está actuando como un cable pasivo y el FET del lado bajo no está haciendo su trabajo para cargar el inductor.

Un par de cosas rápidas que revisar en tu placa:

  • UVLO (bloqueo por baja tensión): ¿Realmente proporcionaste los 12 V al pin VDDB? El UCC21520 ignorará por completo las señales de tu MCU si falta la tensión de alimentación del lado secundario o está por debajo del umbral.

  • Pin DISABLE: Mide directamente el pin 5 del IC con un multímetro. Aunque tengas R10 haciendo un pull-down, asegúrate de que esté sólidamente a 0 V.

  • Niveles lógicos: ¿Tu MCU está generando lógica de 3,3 V o 5 V? Asegúrate de que cumple con el V_IH (umbral de entrada alta) del controlador.

Coge un osciloscopio y revisa el pin OUTB (pin 11). Ni te preocupes por el lado alto ni por la alimentación principal de 5 V hasta que veas una onda cuadrada limpia y nítida en la compuerta del lado bajo!

El tubo inferior no se puede abrir. Ahora, cuando el microcontrolador no está conectado, puedo medir que está emitiendo una señal PWM; pero en cuanto conecto PWMA y PWMB, la señal PWM desaparece y se convierte en ruido de unos cientos de milivoltios :sob: Experto, ¿qué forma de onda necesitas que mire?

El tubo inferior no se puede abrir. Ahora, cuando el microcontrolador no está conectado, se puede medir una salida de onda PWM, pero en cuanto se conecta este PWMA y PWMB, la onda PWM desaparece y se convierte en un galimatías de unos cientos de milivoltios :sob:

Tío, antes no había trabajado con fuentes de alimentación independientes. ¿Una fuente de alimentación independiente significa que la puesta a tierra se conecta por separado a dos tierras? ¿Se puede poner una resistencia entre AGND y GND?

¡Envía una imagen de cómo es la forma de onda de salida que mediste!
¡Mide también y envía una imagen de la forma de onda PWM de salida del microcontrolador!
¡Mide y envía una imagen tanto de la forma de onda de entrada como de salida del controlador de medio puente!
¡Y envía también una foto del montaje real y de cómo lo conectaste!
¡Sin imágenes y sin poder explicarlo claramente, es muy difícil analizarlo!

Primero, aclaremos dos conceptos:

1. “Fuente de alimentación independiente” ≠ “todas las tierras deben estar separadas”
El UCC21520 ya aísla internamente el lado de entrada (GND) y el lado de salida de baja tensión (VSSB). Lo que debes hacer externamente es:

  • GND → conéctalo a la tierra de señal de tu microcontrolador
  • VSSB → conéctala a tu tierra de potencia AGND
  • VDDA necesita una fuente de alimentación aislada, porque VSSA está conectada a VS (nodo de conmutación, saltos de 0V a Vout), y una fuente de alimentación no aislada convencional no podrá soportarlo.

2. AGND y GND no deben conectarse mediante una resistencia
Si la tierra de potencia y la tierra de señal deben coexistir, deben cortocircuitarse con baja impedancia en un solo punto (normalmente en el terminal negativo del condensador de filtro de entrada). Conectar una resistencia convertirá el rizado de tensión de la corriente de conmutación (ΔV = L×dI/dt) en ruido en la tierra de señal, haciendo que la tierra de referencia del PWM salte, lo que provoca distorsión en la forma de onda del controlador.

La causa directa de tu síntoma actual:
“Sin conectar el microcontrolador hay PWM, pero al conectarlo desaparece” → después de conectar el microcontrolador, se pierde la tierra de referencia de la línea de señal PWM. Lo más probable es que no esté conectada la tierra entre la placa de desarrollo del microcontrolador y la placa del UCC21520. Si conectas ambos GND con un cable Dupont grueso, el problema debería desaparecer de inmediato.

Si después de conectar el cable siguen apareciendo unos cientos de milivoltios, comprueba:

  • ¿La salida PWM del microcontrolador es push-pull?
  • ¿La entrada/salida del microcontrolador es de 3,3 V o de 5 V? Con 3,3 V impulsando el UCC21520 (VCCI=5V) estás en un nivel límite; lo mejor es unificar la alimentación a 3,3 V o añadir un conversor de nivel.

Tan pronto como se conecta la señal, se arrastra a unos cientos de milivoltios. Revisa especialmente estos tres puntos en los que es muy fácil caer:

  1. Comprueba si los condensadores C6/C7 están mal colocados: en tu esquemático aparecen marcados como 33 pF; confirma cuanto antes si en realidad se han montado por error unos 104 (100 nF) o incluso 1 µF. Si se han puesto condensadores grandes, el PWM de alta frecuencia quedará directamente cortocircuitado a masa en CA.

  2. Entradas del chip controlador (INA/INB) perforadas: desconecta el cableado del microcontrolador, apaga la alimentación y, con el multímetro en modo diodo, mide la caída de tensión entre los pines 1 y 2 del chip y el pin 4 (GND). Si en ambos sentidos da unas décimas de voltio o aparece cortocircuito, significa que la entrada del chip ha sido dañada por descarga electrostática.

  3. La forma correcta de mirar la forma de onda: conecta la pinza de tierra de la sonda del osciloscopio a la GND del microcontrolador y toca con la punta de la sonda el pin 1 (INA) del UCC21520. Primero asegúrate de que a la entrada del chip se vea una onda cuadrada limpia de 3,3 V/5 V; si ni siquiera llega a la entrada, después todo estará muerto.

Si el MCU genera una señal PWM limpia por sí solo, pero se apaga al conectarlo a la placa del controlador, revisa estos fallos de hardware:

  1. Revisa los condensadores C6 y C7: Tu esquema especifica 33 pF para C6/C7. Comprueba si por error soldaste condensadores de 100 nF (104). Un condensador de filtro grande actuará como un cortocircuito a GND para señales PWM de alta frecuencia.

  2. Pines de entrada del CI dañados: Mide el pin 1 (INA) y el pin 2 (INB) con respecto al pin 4 (GND) usando un multímetro en modo diodo (placa sin alimentación). Si marca cerca de 0 V, los diodos ESD internos del controlador o las puertas lógicas están en cortocircuito.

  3. Técnica adecuada con la punta del osciloscopio: Conecta la pinza de tierra de la punta directamente a la GND del MCU y luego mide el pin 1 (INA) del UCC21520. Verifica si la onda cuadrada llega al pin del chip antes de diagnosticar el lado de salida.

Lo siento, es la primera vez que publico una solicitud de ayuda en este foro y no entiendo muy bien cómo pedir ayuda :confounded_face:

P1 es la PCB de esta placa. P2 es el diagrama de cableado. En la esquina inferior derecha está la fuente de alimentación auxiliar, conectada a 30 VCC, que genera 12 V y 5 V como entrada para el Boost. En la esquina inferior izquierda están la bobina del Boost, el condensador de salida y la resistencia de carga (1 k). En la esquina superior izquierda está la placa; la alimentación de 5 V del microcontrolador está separada de esos 30 V de la fuente auxiliar. El microcontrolador está configurado para generar un par de ondas PWM complementarias (los cables Dupont azul y morado) conectadas a esta placa.

Las dos imágenes anteriores: la primera muestra la salida PWM del microcontrolador sin estar conectada a la placa. Si primero enciendo la fuente de 5 V del microcontrolador sin encender la fuente auxiliar, conecto directamente la PWM a la placa y luego enciendo la fuente auxiliar, la onda PWM no desaparece; la tensión de puerta del MOSFET inferior mostrada es como en la segunda imagen.

Si el cableado ya está conectado y primero enciendo la fuente de 5 V del microcontrolador, entonces no hay salida PWM; aunque luego encienda la fuente auxiliar, tampoco hay ninguna salida.

El osciloscopio y los gráficos concretos ya están en el piso 14 :sob:

La forma de onda de esta compuerta no parece correcta; parece ser ruido, el chip controlador de puente medio no está funcionando.

Has activado una violación de la secuencia de encendido que está claramente marcada en rojo en la hoja de datos del UCC21520.

Los pines de entrada (INA/INB) del UCC21520 tienen internamente diodos de protección ESD conectados a VCCI. Cuando tu fuente auxiliar no está encendida, VCCI=0 V; en ese momento, el nivel alto de PWM del microcontrolador inyectará corriente hacia VCCI a través de los diodos ESD. Si la señal se mantiene aplicada de forma continua (porque el cable ya estaba conectado), la estructura SCR parásita interna del chip se dispara y entra en Latch-up: el pin de entrada queda conectado a tierra mediante baja impedancia, lo que equivale a un cortocircuito del pin PWM del microcontrolador a tierra, y por supuesto no puede generar salida.

En cambio, que funcione «encender primero el microcontrolador y luego conectar el cable» se debe a que, en el instante en que se inserta el cable Dupont, el contacto tiene rebote, por lo que la condición de Latch-up no se mantiene de forma continua y el chip no queda bloqueado. Después, la fuente auxiliar se enciende, VCCI se establece correctamente y todo queda OK.

Lo que debes hacer ahora es garantizar la secuencia de encendido: la fuente auxiliar de 30 V (→5 V/12 V) debe estabilizarse primero, y solo después debe salir PWM del microcontrolador.

La medida de respaldo más sencilla en hardware: conecta el pin DIS (pin 3) de tu esquemático a un GPIO del microcontrolador. Al inicializar el microcontrolador, pon primero DIS en alto (deshabilitar el driver); espera 100 ms a que la fuente auxiliar se estabilice y luego pon DIS en bajo para habilitar la salida. Así, aunque la secuencia temporal sea incorrecta, el chip estará en estado deshabilitado y no entrará en Latch-up.

Además, cambia R14/R15 de 1k a 4,7k; en caso de Latch-up, la corriente inyectada hacia el microcontrolador será mucho menor.

El comportamiento observado es característico de un bloqueo por latch-up en CMOS inducido por incumplir la secuencia de alimentación recomendada.

Cuando las líneas PWM se conectan antes de que se establezca VCCI, los diodos de protección ESD en INA/INB quedan polarizados en directa. La corriente fluye desde el pin de E/S del MCU a través de R14/R15 hacia el pin VCCI, cargando los condensadores de desacoplo locales. El potencial resultante en VCCI (normalmente de 1 a 2 V) es insuficiente para el funcionamiento normal, pero suficiente para polarizar las estructuras bipolares parásitas inherentes al proceso del CI. Esto inicia una condición regenerativa de latch-up, creando una ruta de baja impedancia desde el pin de entrada a tierra. La etapa de salida del MCU ve un cortocircuito efectivo, y la tensión observada cae al nivel del divisor resistivo formado por R14/R15 (de ahí la lectura de unos pocos cientos de milivoltios).

El escenario de conexión después del encendido evita el latch-up sostenido porque el rebote mecánico de los contactos del conector Dupont interrumpe la condición de polarización antes de que pueda regenerarse. Una vez que se habilita posteriormente la alimentación auxiliar, VCCI aumenta de forma monótona desde 0 V y el dispositivo se inicializa correctamente.

Acciones correctivas necesarias:

  1. Garantizar la secuencia de alimentación: La alimentación auxiliar que proporciona VCCI y VDDB debe alcanzar la regulación antes de aplicar las señales PWM.
  2. Desactivación por hardware: Conectar la entrada DISABLE a un GPIO del microcontrolador. Activarla en alto durante el arranque; liberarla solo después de confirmar que los raíles auxiliares son estables.
  3. Limitación de corriente: Aumentar R14 y R15 a 4,7 kΩ para reducir la magnitud de la corriente de latch-up.
  4. Protección en firmware: Implementar un retardo posterior al arranque antes de habilitar el módulo PWM.

Sí, parece que no funciona. Los dos de abajo quizá sean IA, pero tienen bastante razón. Voy a probar a controlar primero la conexión de la alimentación auxiliar antes de pasar al control del microcontrolador. Gracias, maestro.

¿Está bien no encender primero la alimentación del microcontrolador y luego encender la alimentación auxiliar? :smiling_face_with_tear: El DIS ya está soldado a tierra de señal.