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TI推出首款可量产的有源钳位反激式控制器,电源尺寸减半

时间:2024-05-22 13:19:03 科技赋能

智能手机等移动设备对AC-DC适配器增加功率和减小尺寸的需求是相互矛盾的。

电源IC制造商必须想出新的方法来开发更紧凑的适配器……近年来,快速充电技术的发展大大提高了智能手机的充电速度。

“充电五分钟,通话两小时”成为vivo的经典广告语。

单词。

快充技术本质上是增加充电功率,而功率需求的增加意味着需要更大的AD-DC适配器,但移动性有限。

针对这一趋势,许多电源IC制造商致力于开发减小电源尺寸的解决方案。

3月19日,TI(德州仪器)推出市场上首款量产的UCC0有源钳位反激控制器,以及首款专为有源钳位反激控制器设计的同步整流器。

控制器,UCC2。

两者的结合可以将开关的工作频率提高到1MHz,有助于将AC/DC适配器和USB PD充电器的电源尺寸减半。

TI 高压电源解决方案副总裁 Steve Lambouses 表示:“消费者希望以更小的外形尺寸实现更快的充电,这些新解决方案不仅可以实现这一目标,而且还允许设计人员以更低的功耗实现这一目标。

比以前有更多的功能。

“有源钳位反激式:在更小的空间中释放更多功率 对于 AC-DC 电源,反激式转换器由于其简单性而成为首选拓扑。

理论上,开关频率越高,电源的尺寸越小,因为变压器和电容、电感等无源元件的尺寸减小。

但事实上,过高的开关频率会导致更多的变压器漏感以热能的形式散发出去,不仅影响转换效率,还容易损坏元件。

因此,市面上的反激式开关电源大多工作在几十KHZ,而这次TI推出了高达1MHZ的UCC0有源钳位反激式控制器。

与 UCC0 配对的是 UCC2 同步整流控制器,它也支持高达 1MHZ 的开关频率。

“准谐振反激式一直是首选拓扑。

过去,业界通过减小变压器的漏感来减小电源的尺寸。

直到现在,我们认为有源钳位反激式打破了这种平衡。

有源钳位可以存储能量并将其传输到输出,并提供零电压开关,从而消除了两个主要损耗源,并可以显着减小尺寸。

”TI 系统和应用工程经理 John Stevens 说道。

图:John Stevens 先生介绍有源钳位反激芯片组 但细节很关键,因为有源钳位如果不进行智能控制,其实际效果会更差。

为此,TI专门为有源钳位反激电路开发了高达1MHZ的智能控制器UCC0,使反激电源能够以更小的外形尺寸实现高性能。

UCC0+UCC2的优势主要体现在以下三个方面:第一,消除开关损耗并降低EMI,通过适当的控制钳位实现零电压开关。

值得一提的是,零电压开关(ZVS)技术被视为解决高频和更高效率要求带来的所有挑战的解决方案。

其原理是零电压开启,零电流关闭。

,消除所有开关损耗。

但在实际应用中,电路设计人员只能估计何时会出现零电压和零电流,因此很难实现与零电压开关的完美同步。

John Stevens表示,UCC0可以通过创新的ZVS算法精确捕获零点电压,从而降低开关损耗。

这是TI独特的优势。

此外,UCC0还支持氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET),进一步降低输出电容和导通电阻,并缩小适配器尺寸。

据了解,采用GaN场效应晶体管的有源钳位反激电路转换效率高达94%-95%,比普通硅基场效应晶体管效率提高2%左右。

二是体积小。

较低的开关损耗使芯片组能够在高达 1MHz 的频率下高效运行,从而减小了变压器和无源元件的尺寸,并且无需散热器。

与现有解决方案相比,整体尺寸可减小50%,功率密度更高。

三是效率高。

通过循环泄漏能量并将其转移到输出来提高效率。

多模式控制在满负载下可实现高达 95% 的效率,待机功耗低于 40mW,超过 CoC Tier 2 和美国能源部 (DoE) Level VI。

能源效率标准。

图:吴伟强先生正在介绍有源钳位反激式芯片组的优势。

据了解,TI新推出的有源钳位反激芯片组支持20W-W的功率范围,主要针对高功率市场。

其中,针对75W以上的功率要求,TI还提供了UCC6 PFC控制器。

由于PFC(功率因数校正)的增加会降低转换效率,UCC6可以在10%负载下实现90%以上的效率,且待机功耗仅为25mW,因此可以常开并减少元件数量。

UCC6的主要市场是数字电视、台式电脑、笔记本适配器、电动工具和其他AC/DC应用。

最后,TI还展示了两款开发板UCC0EVM和UCC2EVM,售价分别为1美元和1美元。

对于目前市场上流行的 USB Type-C AC-DC 适配器,TI 还提供了具有 85V AC 宽输入电压范围的 65W 参考设计。

该设计采用非常高的开关频率和30W/in3的功率密度,实现92%的峰值效率。