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TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!

2018-04-09 10:23:58 来源:半导体器件应用网

【大比特导读】产品越来越小,充电时间越来越短是消费者的梦想,半导体技术的发展可以让梦想成真!德州仪器(TI)最近推出的有源钳位反激式芯片组,缩小电源和充电器解决方案的尺寸,还可以帮助开发者以更低的功耗设计更多的功能。

产品越来越小,充电时间越来越短是消费者的梦想,半导体技术的发展可以让梦想成真!德州仪器(TI)最近推出的有源钳位反激式芯片组,缩小电源和充电器解决方案的尺寸,还可以帮助开发者以更低的功耗设计更多的功能。TI目前是业界第一家提供有源钳位反激式的控制器,所提供的是整个的解决方案。在TI来讲,提供整套解决方案可以让客户很快做量产,EVM已经通过EMI、效率的认证,让客户可以很快速地投入量产。

高电压产品,拥有更高的功能且更小的体积。主要为解决由于功率增高而导致的适配器体积越来越大的挑战。

“我们推出有源钳位反激式芯片组,UCC28780 + UCC24612。有源钳位反激式拓扑结构能够很好地解决之前提到的问题,能够在很小的体积内有很好的性能表现。”德州仪器高电压产品系统及应用工程经理John Stevens先生介绍道。

近日,德州仪器高电压产品系统及应用工程经理John Stevens与德州仪器亚洲区模拟产品业务拓展总监吴渭强到深圳跟媒体见面,共同介绍TI最新的芯片组产品。

TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!

据悉,TI的有源钳位反激式解决方案能够从三个方面帮助减小适配器的体积。第一个是能够把开关损耗降到最低的同时把EMI降下来。以适当的控制钳位,实现零电压开关(ZVS)。第二个是提升效率,通过循环泄漏能量并将其传递到输出端而不是损耗掉,以实现高于传统反激式转换器的效率。第三点则是通过实现更高的功率密度,以更低的开关能耗使开关频率更高且无源元件的体积更小。

TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!

下面一起来看看德州仪器的两位专家对于这两款芯片的介绍。

两款芯片,第一个是UCC28780,有源钳位反激式控制器,另外一个UCC24612,高频多模式同步整流控制器,两个芯片加起来成为一个非常高效率有源钳位反激式方案。

通过一个非常高智能的方案来控制开关,能达到高的效率,超过CoC Tier2和DoE Level VI 这些非常重要的效率标准。

同时,UCC28780是业界第一个量产的有源钳位反激式控制器,UCC24612则是第一个针对有源钳位反激式拓扑的同步整流控制器。

损耗低,高效率

芯片组UCC28780和UC24612之所以可以达到非常高的功率且功耗减少约一倍,本身损耗非常低,还有把精准的控制功率输出,比如要输出30W,会确定功率范围在30W左右,不会有太多的余量需求,这样使得变压器缩小。目前已经超过主要的欧美国家的几个效率标准,比如欧洲的CoC Tier2和美国的DoE Level VI。

针对为什么UCC28780能做到高频率又无散热器,吴渭强先生指出,“TI的有源钳位反激式方案把不必要的应用功耗省下来。通过有源钳位,我们没有把漏极作为热能散出来,反过来把漏极功耗转成能量,再回归到输出端里,整体功耗可以降得非常低。过往在电源设计里,电压器很大的一颗,有散热片,还有距离,因为高温。现在温度非常低,根本不需要散热片就可以把功率提升,而且是小型,更可靠。避免了一般高频里的半导体开发会有损耗的问题。”

TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!

“最重要的是,我们把本身变成损耗的热重新用到负载里,这就回答为什么不需要散热片,因为没有热了。我们把热能变成一个能量重新回灌到输出端里,它有两个好处,一是可以把热降低,热降低的话体积就可以做得更小型,并且带来很多优点;二是一般的控制器反应时间不够快,速度没法那么高。”John Stevens先生表示。

设计简单

通过使用自适应零电压开关控制等功能,工程师可以很容易设计一个非常高效率有源钳位反激式的方案。

零电压开关

今天的芯片UCC28780有源钳位反激式控制器可以在非常高频率工作,提供1MHz GaN或Si FET的支持。一个非常精准的零电压开关能够提供非常好的保护功能。比如一个变压器里的电容,所有的都可以把它优化下来,这样体积可以减小之余,也是低成本的方法。

UCC24612是一个同步整流控制器,这个控制器能够提供高性能且简化设计。其中,Si FET可以支持1MHz开关频率,通过普通规格的开关标准。同时具有宽电压操作范围及智能控制提供接近理想的二极管仿真系统等特点。

待机功耗小于40mW

结合UCC28780及UCC24612的芯片组,能够减少50%的占用空间,在满负载情况下提供95%的效率。还有一个重点的是待机功耗小于40mW,我们可以在全世界每一个地方都符合该地区的待机标准,现在在国内也非常重视节能,这是一个很重要的指标。

同时支持氮化镓和硅

UCC28780可以同时支持氮化镓和硅,主要是根据不同功率切换氮化镓和一般功率的MOSFET,IC那部分TI已经有整套不同的参考资料。当切换到氮化镓的时候,会优化所有的参数,比如死区时间、零电压的切换点,都会有内部的优化,让用户可以通过简单的切换来应用不同的功率管输出端。

TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!

UCC28056 PFC控制器

TI还推出一款新的PFC控制器,帮助工程师的设计达到最高效率、最低待机功耗以及简化系统设计。假如客户要设计一个很高功率,如60w的设计,TI也有一个最新的UCC28056 PFC能够满足他们的需求。“UCC28056有最好的效率,在轻载的时候,10%的轻载还可以到90%以上的效果。待机功耗非常低,只有25mW,允许可以将PFC永远打开。以往的设计,在轻载或待机时PFC是断掉的,UCC28056则不需要,这是非常重要的功能。这个UCC28056与UCC28780和UCC24612达成一个完美的组合,可以应用在从小功率到中功率变压器中。” Stevens指出。

UCC28056的应用市场非常广,从数字电视、游戏台式电脑、适配器到电动工具以及其他AC/DC的应用。TI可以提供整套的解决方案。

同时,TI还提供65w USB Type-C的参考设计。这个参考设计可以达到30w/立方寸的功率密度,实现92%的峰值效率。据专家们介绍,TI在USB Type-C PD的方案,无论是参考设计,还是芯片,从电源输入到输出端非常搭配。与其他厂商相比最重要的优势是在电源部分,可以把它体积降下来。TI的方案体积只是普通市面的1/3而已, TI提供整套方案,还有最好的功率,让客户可以把体积做得更小型化。

TI有源钳位反激式芯片组,让高效低功耗小尺寸设计变简单!
 

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