Các cao nhân, về vấn đề dùng module cầu bán phần UCC21520 này để làm mạch Boost

Sơ đồ nguyên lý như trên. Em nối nguồn 5V vào cổng VS thông qua một cuộn cảm 470u nối tiếp (phía điện áp thấp), rồi nối song song tụ 1000u và điện trở 1k vào đầu VCC. Cổng PWMA và PWMB nhận tín hiệu PWM có thời gian chết từ vi điều khiển (hiện tại mới chỉ là PWM 50% duty cycle, chưa có hồi tiếp). Giờ ở VCC chỉ có điện áp ra khoảng 4,6V (em đoán là chỉ còn sụt áp qua diode Schottky), và dù PWMA và PWMB không có tín hiệu thì đầu ra vẫn như vậy. Mong các cao nhân giúp em định hướng những chỗ có thể sửa :sob:

Hiện có lẽ là cả ống trên và ống dưới đều không có tín hiệu dẫn, nên chỉ còn Schottky mắc song song với ống trên một chiều.

Bạn đã cấp nguồn 12V chưa? UCC21520 là trình điều khiển cách ly, đầu ra của cả hai kênh đều cần được cấp nguồn độc lập.

Đây là một bài viết khác về vấn đề UCC21520: https://bbs.eeclub.top/t/topic/284/2

Anh bạn, hiện tượng này 100% là ống trên根本没动作, dòng điện đi thẳng qua diode ký sinh của ống trên (hoặc Schottky bạn mắc song song) để dẫn dòng tự do. Điện áp vào 5V trừ đi độ sụt áp của diode thì vừa đúng khoảng 4,6V mà bạn đo được.

Mình khuyên bạn kiểm tra theo các bước dưới đây:

  1. Nguồn phụ 12V đã được cấp chưa? Nhìn sơ đồ của bạn thì VDDB cần nguồn 12V độc lập. Nếu không có 12V này, chip điều khiển sẽ ở trạng thái UVLO (khóa do thiếu áp), MCU có đưa bao nhiêu tín hiệu PWM thì chip cũng sẽ phớt lờ.

  2. Trạng thái chân DISABLE: Dù trên sơ đồ nguyên lý có R10 (10k) kéo xuống, tốt nhất bạn vẫn nên dùng đồng hồ vạn năng đo trực tiếp chân 5 của UCC21520 để đảm bảo nó thực sự là 0V. Nếu chân này để trôi hoặc bị nhiễu kéo lên cao thì chip sẽ không xuất tín hiệu.

  3. Kiểm tra ống dưới trước: Mạch tăng áp Boost hoàn toàn dựa vào ống dưới (Q3) dẫn để tích năng lượng trong cuộn cảm. Ống dưới không dẫn thì mọi thứ đều vô nghĩa. Trước mắt cứ bỏ ống trên sang một bên, lấy máy hiện sóng đo trực tiếp cực G của Q3 xem có sóng vuông không.

Không có đến cả hình dạng sóng trên dao động ký thì làm sao mà “khám bệnh” cho bạn được chứ…… Tôi đoán mò vài lỗi thường gặp nhé:

Thứ nhất, vấn đề nối chung mass. Tín hiệu PWM của bạn xuất ra từ vi điều khiển, vậy GND của vi điều khiển đã nối với mass phía ngõ vào của chip điều khiển (chân số 4 GND) chưa? Nếu hai bên mass của opto hoặc chip cách ly không được xử lý đúng thì tín hiệu căn bản là chẳng vào được. Thứ hai, điểm chết trong mạch bootstrap. Khi dùng driver bán cầu để làm Boost, tụ bootstrap của transistor phía cao (C3 và C4) được nạp khi transistor phía thấp dẫn và kéo VS xuống mass. Nếu transistor phía thấp vì lý do nào đó (ví dụ driver không có điện VDD, hoặc mạch ngắt nhanh bị hàn ngược) mà không bật, thì VDDA của transistor phía cao sẽ chẳng bao giờ được nạp, và transistor phía cao cũng sẽ chẳng bao giờ bật được.

Cách xử lý rất đơn giản: ngắt nguồn 5V của mạch chính, chỉ cấp nguồn cho board điều khiển và board driver, rồi dùng đầu dò đo ở chân số 11 của chip (OUTB). Trước hết phải thấy được sóng vuông với độ rộng xung 50% tại điểm đó rồi mới tiếp tục làm các bước sau.

Này bạn, đúng là lỗi driver cổng kinh điển rồi! Nếu đầu ra của bạn đang nằm ở 4,6 V ngay cả khi bạn không cấp PWM nào, nghĩa là mạch chỉ đang hoạt động như một dây dẫn thụ động và FET phía thấp không làm nhiệm vụ nạp năng lượng cho cuộn cảm.

Một vài điểm nhanh cần kiểm tra trên board của bạn:

  • UVLO (khóa khi điện áp thấp): Bạn đã cấp đúng 12 V cho chân VDDB chưa? UCC21520 sẽ hoàn toàn bỏ qua các tín hiệu từ MCU nếu điện áp nguồn phía thứ cấp bị thiếu hoặc nằm dưới ngưỡng.

  • Chân DISABLE: Đo trực tiếp chân 5 trên IC bằng đồng hồ vạn năng. Dù bạn đã có R10 kéo xuống, hãy đảm bảo chân này đang ở đúng 0 V.

  • Mức logic: MCU của bạn đang xuất logic 3,3 V hay 5 V? Hãy đảm bảo nó đáp ứng ngưỡng V_IH (ngưỡng logic cao ở đầu vào) của driver.

Lấy máy hiện sóng ra và kiểm tra chân OUTB (chân 11). Chưa cần lo đến phía cao hay nguồn chính 5 V đâu, cho đến khi bạn thấy một sóng vuông sạch, rõ nét trên cổng phía thấp!

Cầu dưới không mở được. Hiện khi chưa nối vi điều khiển thì đo được đầu ra đang phát sóng PWM, nhưng vừa nối PWMA và PWMB thì sóng PWM biến mất, thành mấy trăm mV nhiễu loạn :sob: Anh xem cần xem dạng sóng nào vậy?

Ống dưới không mở được. Bây giờ khi vi điều khiển chưa được kết nối thì có thể đo được là nó đang xuất ra sóng PWM, nhưng vừa kết nối PWMA và PWMB vào thì sóng PWM lại biến mất, thay vào đó là vài trăm mV tín hiệu hỗn loạn :sob:

Bạn ơi, trước đây mình chưa làm nguồn độc lập bao giờ. Nguồn độc lập có nghĩa là phần nối đất được tách ra thành hai điểm mass không? Có thể mắc một điện trở giữa AGND và GND được không?

Dạng sóng đầu ra đo được trông như thế nào? Gửi ảnh!
Bạn cũng đo dạng sóng PWM đầu ra của vi điều khiển rồi gửi ảnh nhé!
Đo cả dạng sóng đầu vào và đầu ra của driver cầu bán phần rồi gửi ảnh!
Và ảnh thiết bị thực tế, cách bạn đấu dây, cũng chụp gửi lên nhé!
Không có ảnh thì nói không rõ, rất khó phân tích!

Trước hết hãy làm rõ hai khái niệm:

1. “Nguồn độc lập” ≠ “tất cả các điểm mass phải tách ra”
UCC21520 bên trong đã cách ly phía ngõ vào (GND) với phía ngõ ra thấp (VSSB). Việc bạn cần làm ở bên ngoài là:

  • GND → nối với mass tín hiệu của vi điều khiển của bạn
  • VSSB → nối với mass công suất AGND của bạn
  • VDDA cần nguồn cách ly, vì VSSA nối với VS (điểm đóng cắt, nhảy từ 0V↔Vout), nguồn không cách ly thông thường sẽ không chịu nổi.

2. AGND và GND không được nối qua điện trở
Nếu mass công suất và mass tín hiệu cùng tồn tại, chúng phải được nối tắt trở kháng thấp tại một điểm duy nhất (thường là cực âm của tụ lọc ngõ vào). Nối qua điện trở sẽ biến điện áp gợn sóng do dòng đóng cắt (ΔV = L×dI/dt) thành nhiễu trên mass tín hiệu, khiến mass tham chiếu PWM của bạn nhảy loạn, làm méo dạng sóng điều khiển.

Nguyên nhân trực tiếp của hiện tượng bạn đang gặp là:
“Không nối vi điều khiển thì có PWM, nối vào thì mất” → sau khi vi điều khiển được nối vào, mass tham chiếu của đường tín hiệu PWM bị mất. Khả năng rất cao là đường mass giữa board phát triển vi điều khiển và board UCC21520 chưa được nối. Bạn hãy dùng một sợi dây Dupont to nối GND của hai bên với nhau, hiện tượng chắc chắn sẽ biến mất ngay.

Nếu sau khi nối dây mà vẫn còn vài trăm mV, hãy kiểm tra:

  • PWM của vi điều khiển có phải là ngõ ra push-pull không?
  • IO của vi điều khiển là 3,3V hay 5V? Mức 3,3V để kéo UCC21520 (VCCI=5V) là mức ranh giới, tốt nhất nên thống nhất cấp nguồn 3,3V hoặc thêm mạch chuyển mức.

Ngay khi tín hiệu được kết nối đã bị kéo xuống còn vài trăm mV, hãy kiểm tra kỹ ba điểm rất dễ mắc lỗi sau:

  1. Kiểm tra xem tụ C6/C7 có dán sai không: Trên sơ đồ nguyên lý của bạn ghi là 33pF, hãy nhanh chóng xác nhận xem thực tế có bị dán nhầm thành 104 (100nF) hoặc thậm chí 1uF không. Nếu lắp nhầm tụ lớn, PWM tần số cao sẽ bị xem như ngắn mạch AC xuống đất.

  2. Chân đầu vào của chip điều khiển (INA/INB) bị đánh thủng: Rút dây nối với vi điều khiển, ngắt nguồn, dùng đồng hồ vạn năng ở thang đo diode để đo điện áp rơi giữa chân 1, 2 của chip so với chân 4 (GND). Nếu đo thuận hay ngược đều chỉ khoảng vài phần mười volt hoặc bị chập, nghĩa là đầu vào của chip đã bị tĩnh điện đánh thủng.

  3. Cách đúng để xem dạng sóng: Kẹp mass của đầu dò oscilloscope vào GND của vi điều khiển, còn mũi đầu dò chạm vào chân 1 của UCC21520 (INA). Trước hết hãy đảm bảo ở đầu vào chip có thể thấy sóng vuông 3.3V/5V sạch; nếu đầu vào còn không có thì phía sau chắc chắn sẽ không hoạt động.

Nếu MCU xuất ra PWM sạch khi đứng riêng nhưng lại chết khi cắm vào board driver, hãy kiểm tra các lỗi phần cứng sau:

  1. Kiểm tra tụ C6 và C7: Sơ đồ của bạn quy định 33pF cho C6/C7. Hãy kiểm tra lại xem bạn có vô tình hàn nhầm tụ 100nF (104) hay không. Một tụ lọc có điện dung lớn sẽ hoạt động như một mạch ngắn xuống GND đối với các tín hiệu PWM tần số cao.

  2. Chân vào IC bị hư: Đo Chân 1 (INA) và Chân 2 (INB) so với Chân 4 (GND) bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ đi-ốt (board không cấp điện). Nếu số đo gần 0V, các đi-ốt ESD bên trong hoặc cổng logic của driver đã bị chập.

  3. Kỹ thuật dùng que đo dao động ký đúng cách: Kẹp dây mass của que đo trực tiếp vào MCU GND, sau đó đo Chân 1 (INA) của UCC21520. Kiểm tra xem sóng vuông có đến chân chip hay không trước khi xử lý sự cố ở phía đầu ra.