做过这块设计的工程师都懂,AC/DC转换有个缺点,开关频率越高,发热越大,发热越大就会需要散热片和更大的体积,以保证产品的安全使用。德州仪器(TI)近日推出了多款新型电源管理芯片,可帮助设计人员提高个人电子设备和手持工业设备的效率,缩小电源和充电器解决方案的尺寸。

TI18032101图:德州仪器系统及应用工程经理John Stevens(左),德州仪器模拟产品业务拓展总监吴渭强(右)在深圳媒体见面会上介绍新产品组合UCC28780有源钳位反激式控制器和UCC24612同步整流器控制器。

John Stevens在媒体上介绍这款产品时,利用一段视频说明有源钳位反激式控制器UCC28780设计原理。

或者点击以下链接观看视频:

http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ3NjM3Mzk4OA==.html

德州仪器系统及应用工程经理John Stevens向电子工程专辑介绍了有源钳位反激式控制器的技术以及优势。

他说,当前市面上的大部分充电器都是基于反激拓扑结构,反激在这个低功耗范围确实是一个主流的拓扑选择,因国转换同样的功率所需要的元件数量较少。像所有其他的开关电源拓扑一样,反激拓扑的工作方式也是以几百kHz的开关频率切换FET的开关状态。

FET的开关频率直接影响适配器的大小、开关频率越高,适配器越小。但是开关频繁有上限。第一个问题来自于变压器的漏感。当主边的FET关闭时,存储在变压器的寄生电感里的能量会耗散在缓冲电路中。如果开关频率太高,这部分的功率损耗会大幅增加而导致充电电池显著变热。而有源钳位反激式拓扑可以解决这个问题。在有源钳位反激拓扑中,变压器漏感的能量并不会被耗散掉,而是会先被存储在钳位电容里,然后再被传递到输出端。

有源钳位反激拓扑优点不限于此。通过智能化地控制有源钳位电路,主边的FET可以实现零电压开启(ZVS)从而消除这个主要的开关损耗来源,效率得到进一步提高。ZVS的实现使我们可以使用更高的开关频率从而减小适配器的大小。

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此外,有源钳位反激拓扑控制器如果能够搭配氮化镓(GAN)开关,取代基于硅的FEG,实现ZVS所需要的能量会大大降低。这样工程师就可以使用更高的开关频率,适配器的大小相比现有的尺寸可以缩小至少一半。

不过,要可靠地控制有源钳位反激拓扑并不简单。在过去,市场上并没有快速且智能地控制芯片产品来实现这个拓扑。

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有源钳位反激式芯片组符合现代效率标准

UCC28780同时支持氮化镓(GaN)和硅(Si)FET,先进的自适应功能使有源钳位反激式拓扑结构满足现代效率标准要求。采用基于输入和输出条件改变操作的多模态控制,将UCC28780与UCC24612搭配后,可以在满负载和轻负载条件下实现并保持高效率。

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• 功率密度提高一倍:该芯片组可在高达1MHz的频率下实现高效运行,与目前的解决方案相比,可将尺寸缩小50%,而且功率密度更高。

• 高效率:多模态控制在满载情况下可实现高达95%的效率,待机功耗小于40mW,超过CoC Tier 2和美国能源部(DoE)VI级能效标准。对于75W以上的设计,工程师还可以将芯片组与新款6引脚功率因数校正(PFC)控制器UCC28056进行搭配。该控制器针对轻载效率和低待机功耗进行了优化,符合强制性国际电工技术委员会(IEC)61000-3-2 交流电流谐波限制规定。

• 简化设计:通过使用自适应零电压开关(ZVS)控制等功能,工程师可以通过结合电阻设置和自整定控制器,轻松设计系统。

德州仪器模拟产品业务拓展总监吴渭强表示,这些新款器件现均可供货。工程师可以上网购买开发板做开发设计。

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在发布会上,德州仪器系统及应用工程经理John Stevens还对媒体介绍了三级降压电池充电器技术,为电池充电实现更高的充电效率。

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John Stevens介绍说,采用创新的三级功率转换技术,bq25910与传统架构相比,可显著降低热损耗,将充电速度提高50%。

• 小尺寸解决方案:bq25910集成了MOFSET和无损电流感测功能,可减少印刷电路板(PCB)空间,并允许设计人员使用小型0.33μH电感器,从而节省更多空间。

• 更快的充电速度:bq25910可以实现95%的充电效率,可在不到30分钟的时间内将标准智能手机电池从空电量充电至70%。

• 灵活的系统设计:即使将电池放置在系统充电器之外,差分电池电压检测线也可以通过绕过PCB中的寄生电阻实现快速充电,提供更精确的电压测量。

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