?TI新一代LLC控制器UCC256301實(shí)現(xiàn)業(yè)界最低待機(jī)功耗

“對(duì)于電子設(shè)備的嵌入式電源系統(tǒng)而言，都需要尺寸越來(lái)越小，功耗越來(lái)越低，從而減少設(shè)備的用電量和發(fā)熱量，同時(shí)也希望對(duì)電網(wǎng)的影響越來(lái)越小，以及設(shè)備的待機(jī)功耗越來(lái)越小?！盩I大功率電源控制器應(yīng)用經(jīng)理唐華日前表示。

“大家可能想不到全球電子設(shè)備待機(jī)消耗的電量已經(jīng)相當(dāng)于50個(gè)大型發(fā)電廠的年發(fā)電總量，而家用電器的待機(jī)功耗已占家庭總耗電量12%到18%，所以降低待機(jī)功耗迫在眉睫?！碧迫A說(shuō)。

      TI大功率電源控制器應(yīng)用經(jīng)理唐華

唐華介紹了TI推出的新一代LLC 控制器UCC256301，“該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)界最低的待機(jī)功耗，同時(shí)使用這顆芯片系統(tǒng)，可以得到優(yōu)異的空載效率，同時(shí)這顆芯片集成了高壓驅(qū)動(dòng)器，以及對(duì)X電容放電的集成電路，使電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常地簡(jiǎn)潔?！?/p>

具體數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，采用該芯片的電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小于40毫瓦的待機(jī)功耗；相對(duì)于傳統(tǒng)的直接頻率控制的方式，UCC256301可使瞬態(tài)響應(yīng)提高10倍，在10%的負(fù)載情況下，可以實(shí)現(xiàn)90%的輕載效率，從而滿足歐盟的CoC  Tier2的節(jié)能指令和美國(guó)能源部6級(jí)能耗能效標(biāo)準(zhǔn)。

全新burst模式 突破待機(jī)功耗

傳統(tǒng)的LLC調(diào)制方式在輸出功率比較大的時(shí)候開關(guān)頻率比較低，在輸出功率比較小的時(shí)候開關(guān)頻率則會(huì)非常高。而當(dāng)開關(guān)頻率高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗和變壓器的磁極損耗、驅(qū)動(dòng)損耗，這樣會(huì)造成輕載時(shí)的效率降低。

UCC256301采用了全新的burst模式，如果變換器輸出的功率小，環(huán)路的輸出會(huì)降低，當(dāng)?shù)偷疥P(guān)斷閾值時(shí)，MOS管就會(huì)徹底關(guān)斷，能量不會(huì)從輸入端流到輸出端，輸出電壓就會(huì)自動(dòng)下降。而當(dāng)輸出電壓下降之后，環(huán)路輸出又開始上升，當(dāng)環(huán)路輸出值超過(guò)開通閾值時(shí)，變換器又開始正常工作，輸出電壓開始上升，由于開通閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于關(guān)斷閾值，所以變換器在輕載時(shí)會(huì)有較長(zhǎng)的時(shí)間不工作，以實(shí)現(xiàn)零待機(jī)功能。

該burst采用了自適應(yīng)模式，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的burst控制模式下，進(jìn)入或退出burst閾值是固定的，但是帶來(lái)一個(gè)壞處，在不同的輸入電壓下，進(jìn)入或退出burst模式時(shí)的輸出電流值是變化的，但大部分電源設(shè)計(jì)者和電源使用者都希望進(jìn)出burst的電流值能夠固定，所以UCC256301會(huì)檢測(cè)輸出電壓值，從而自動(dòng)調(diào)整閾值，以達(dá)到恒定負(fù)載進(jìn)出。

混合滯回控制專利技術(shù)使UCC256301領(lǐng)先一代

UCC256301使用了TI新開發(fā)的混合滯回控制專利，混合滯回控制是TI新研發(fā)的一種控制方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的頻率直接控制方法，通過(guò)使用混合滯回控制，可以使用環(huán)路輸出的控制量直接來(lái)控制變換器的輸入功率，由控制信號(hào)到輸出電壓的傳遞函數(shù)就由非常復(fù)雜的傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化成一階系統(tǒng)，做補(bǔ)償就非常簡(jiǎn)單。因此可以實(shí)現(xiàn)帶寬的提升達(dá)到十倍以上，瞬態(tài)響應(yīng)的速度也會(huì)提高10倍以上。通過(guò)提高瞬態(tài)響應(yīng)速度，可以降低輸出電容至少20%。通過(guò)提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)還可以使系統(tǒng)進(jìn)入深入burst模式，從而不影響系統(tǒng)的響應(yīng)性能。

由于LLC震蕩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和傳統(tǒng)控制方法相比帶來(lái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較差，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常需要增加輸出電容以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，這就導(dǎo)致電源系統(tǒng)尺寸變大，通過(guò)采用混合滯回控制則可有效避免或者降低該現(xiàn)象。

隨著帶寬的提高，低頻的增益也會(huì)隨之提高，這樣可抑制低頻信號(hào)對(duì)輸出的干擾。比如PFC的輸出電壓都會(huì)有100赫茲的正懸擾動(dòng)波，在LLC控制器方案當(dāng)中會(huì)耦合到輸出端，但高的低頻增益可以把低頻的干擾濾除掉，從而確保紋波處在較低水平。

唐華表示，混合滯回控制目前只用在LLC控制器中，但由于它是內(nèi)環(huán)控制方法，該方法可以在電源行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。比如傳統(tǒng)的PCM控制，也是內(nèi)環(huán)控制，當(dāng)使用混合滯回控制之后，同樣可以提高系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。

高集成度確保系統(tǒng)更省電更簡(jiǎn)單

UCC256301集成了豐富的故障保護(hù)功能，例如LLC非常容易出現(xiàn)的零電流開通的問(wèn)題，該芯片可以自動(dòng)規(guī)避零電流開通的發(fā)生，所以保護(hù)了緣邊的MOS管，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。

UCC256301內(nèi)部還集成了眾多功能電路，首先是集成了關(guān)機(jī)后X電容的自動(dòng)放電功能，所有的AC/DC的電源為了避免對(duì)電腦產(chǎn)生EMI干擾，都會(huì)使用X電容，但是X電容在電源和電網(wǎng)脫離之后，也會(huì)存儲(chǔ)一定的能量，會(huì)存在危險(xiǎn)電壓的，為了解決這個(gè)問(wèn)題，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)在X電容兩端并聯(lián)放電電阻，但是電阻會(huì)一直和電網(wǎng)相連，會(huì)造成不必要的損耗。UCC256301內(nèi)部集成了X電容的放電MOS管，當(dāng)系統(tǒng)正常工作的時(shí)候，該MOS管關(guān)斷，不會(huì)產(chǎn)生額外的損耗，當(dāng)它檢測(cè)到和電網(wǎng)脫離，就會(huì)導(dǎo)通MOS管，讓X電容的能量迅速卸放掉，避免危險(xiǎn)。

另外UCC256301中集成了高壓?jiǎn)?dòng)電路，這就意味著系統(tǒng)無(wú)需設(shè)計(jì)專用輔助電源電路，接到高壓輸入時(shí)可以自動(dòng)完成起動(dòng)工作。第三是集成了高壓驅(qū)動(dòng)電路，不需要外置驅(qū)動(dòng)器。

UCC256301的市場(chǎng)應(yīng)用范圍廣泛，可以滿足各種AC/DC的固定電源，常用的領(lǐng)域有電視機(jī)電源，PC機(jī)電源，筆記本的適配器，還有電動(dòng)工具的電源，電池的充電器以及其他的家用電器的電源和其他行業(yè)使用的電源設(shè)備。

此外，唐華透露TI還會(huì)在LLC控制器，PFC控制器，反激芯片組、氮化鎵以及柵極驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域不斷推陳出新。

為了簡(jiǎn)化對(duì)芯片的評(píng)估，TI也提供了評(píng)估板套件，演示的功能包含了X電容的放電功能、混合滯回控制方法以及自適應(yīng)的burst模式的控制。

除了評(píng)估版，TI還提供了針對(duì)各種工業(yè)應(yīng)用提供更完整的解決方案，包括24路輸出、480W額定輸出功率、720W峰值功率、>93.5%高效AC/DC工業(yè)電源參考設(shè)計(jì)；以及80+鉑、93%效率、單層PCB的450W AC/DC參考設(shè)計(jì)。