TI 最新一代ACF Controller UCC28782助力適配器小型化
發(fā)布時間:2020-08-01 來源:Daniel Shen 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】近日德州儀器(TI)推出了最新一代ACF Controller UCC28782。TI一直致力于最新AC-DC變換技術(shù)的開發(fā),2018年上半年率先量產(chǎn)業(yè)界第一顆ACF Controller UCC28780。經(jīng)過近2年的打磨, UCC28782在集成度和性能上都有顯著提升,必將進一步助力適配器小型化。
1. 快充推動適配器小型化
近年來,隨著手機快充技術(shù)與USB Type C PD的普及,手機和電腦筆記本等便攜式電子設(shè)備的充電功率越來越大。在同樣的功率密度下,功率增加必然帶來手機和電腦筆記本適配器(以下簡稱:適配器)體積增加。然而,消費者總是希望適配器盡可能輕便小巧。以20W手機適配器體積75cm3,功率密度0.267W/cm3為例,功率增加到50W,保持同樣功率密度的前提下,適配器體積將會增加到150cm3,消費者很難接受這么大的體積;如果要保持同樣的體積,則功率密度需要增加到0.667W/cm3。由此可見,為了讓適配器輕便小巧,必須不斷提升功率密度才能實現(xiàn)。從下表是幾種典型適配器功率密度對比。
幾種典型適配器功率密度對比
2. 超高效率有源鉗位反激拓撲ACF
為了提升功率密度,必須盡可能提升電源效率和提高開關(guān)頻率,軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)是達到以上目的的主要方法。傳統(tǒng)適配器大多采用準諧振反激拓撲(Quasi Resonant Flyback,QR),也稱為臨界模式無源鉗位反激(Transition Mode Passive Clamp Flyback,TM PCF)。準諧振反激具有結(jié)構(gòu)簡單、控制容易等優(yōu)點,但是功率密度提升空間小,無法滿足適配器小型化的要求。為此,業(yè)界一直在尋找支持超高功率密度適配器的新型拓撲。最終,有源鉗位反激拓撲(Active Clamp Flyback,ACF)在眾多拓撲中脫穎而出。ACF拓撲通過有源鉗位的方式實現(xiàn)功率管軟開關(guān),既減小開關(guān)損耗,提高轉(zhuǎn)換效率,又支持更高開關(guān)頻率,充分發(fā)揮新型功率管氮化鎵GaN的優(yōu)勢,且利于磁元件小型化。然而,相比QR拓撲,ACF拓撲對控制器Controller的要求也更高。只有使用合適的ACF Controller,才能充分發(fā)揮ACF的優(yōu)勢。
ACF與PCF的拓撲結(jié)構(gòu)對比
3. 最新一代ACF Controller UCC28782詳細解析
UCC28782憑借優(yōu)異的設(shè)計,在實現(xiàn)ACF拓撲高功率密度的同時,保持全電壓范圍全功率段高效率。先進的自動調(diào)節(jié)技術(shù)和死區(qū)控制可在寬輸入電壓和寬輸出電壓范圍內(nèi)均實現(xiàn)零電壓開關(guān)(Zero Voltage Switching, ZVS)。多模式控制在保持高效率的同時,實現(xiàn)Burst mode音頻噪聲消除和輸出紋波減小。通過可調(diào)開關(guān)頻率(最高可達1.5MHz),集成Boost自供電電路,內(nèi)置burst mode補償電路和獨特的EMI抖頻功能,UCC28782減小外圍器件體積并降低BOM成本。此外,UCC28782還具備X電容放電和IPC智能功率控制功能,配合同步整流控制器UCC24612可達到更高效率。下面重點介紹UCC28782的幾個特色功能:
UCC28782典型應(yīng)用框圖
滿載65W全電壓范圍效率曲線
集成Boost自供電電路(Integrated Biased Power),提高自供電電路效率
UCC28782集成Boost自供電電路,對比傳統(tǒng)的1 winding+LDO和2 windings + LDO,節(jié)省外部器件,而且最關(guān)鍵的是在USB PD 3.0 3.3V~21V寬輸出范圍下,效率明顯提升。
X電容主動放電(Active X-cap Discharge),提升空載效率
UCC28782具備X電容主動放電,可以避免被動式X電容放電電阻的損耗,有效提高空載效率。同時,XCD引腳還具備故障快速復(fù)位功能,在檢查到AC line恢復(fù)之后,UCC28782會啟動相應(yīng)的復(fù)位動作。
智能功率控制(Intelligent Power Control, IPC),支持多模式控制
UCC28782擁有獨特的智能功率控制(Intelligent Power Control, IPC)。通過配置IPC引腳,可以獲得如下收益:(1) 減小輕載和空載損耗 ,比如實現(xiàn)空載輸入損耗小于75mW;(2)改善低輸出電壓(如5V,9V)的輕載效率;(3) 減小低輸出電壓burst mode的輸出電壓紋波,對于需要恒流輸出的應(yīng)用,可有效減少電流紋波; (4) 減小低輸出電壓的過功率限制值;(5)配合S13引腳實現(xiàn)PFC啟??刂?PFC Disable Control),大功率適配器(>=75W)在低輸出電壓(如5V,9V)可disable PFC進一步提升中低負載下的效率。
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