如今無論是體積和重量越來越小的筆記本電腦、平板電腦,還是體積越來越大的手機都需要體積更小、充電更快的充電器。不過可以有效地將交流電轉(zhuǎn)換為直流電并且只需要很少的元件的反激式轉(zhuǎn)換器作為首選拓撲結(jié)構(gòu)限制了充電器的體積,電源適配器的發(fā)展也到了臨界點,那么有源鉗位反激式芯片組能否打破體積限制?
德州儀器(TI)亞洲區(qū)模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳渭強在深圳舉行的媒體說明會上表示:“智能手機不僅需要體積更小,也需要更大功率的充電器,而有源鉗位反激能以更小空間釋放更電力。具體來說,有源鉗位反激消除開關(guān)損耗并降低EMI,以適當?shù)目刂沏Q位,實現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS);其次可以提升效率,通過循環(huán)泄漏能量并將其傳遞到輸出端而不是耗散以實現(xiàn)高于傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器的效率;最后可以實現(xiàn)更高的功率密度更低的開關(guān)能耗使開關(guān)頻率更高,使無源元件體積更小。TI推出的新款芯片組將UCC28780有源鉗位反激式控制器和UCC24612同步整流器控制器相結(jié)合,工作頻率高達1MHz,可幫助將AC/DC適配器和USB PD充電器的電源尺寸減半。”
德州儀器(TI)亞洲區(qū)模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳渭強介紹芯片組的優(yōu)勢
TI高電壓產(chǎn)品系統(tǒng)及應(yīng)用工程經(jīng)理John Stevens進一步表示:“隨著UCC28780+UCC24612芯片組的推出,設(shè)計人員可以智能地控制有源鉗位反激,這是現(xiàn)有方案無法實現(xiàn)的。新型有源鉗位反激式解決方案可在AC/DC適配器和USB電源輸送充電器中實現(xiàn)高達1MHz的高效運行。1MHz是一個非常重要的指標,這意味著適配器尺寸可縮小50%。當然,TI也是率先推出該類產(chǎn)品的公司。”
TI高電壓產(chǎn)品系統(tǒng)及應(yīng)用工程經(jīng)理John Stevens
據(jù)介紹,UCC28780+UCC24612的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面:1、功率密度加倍,精確的可編程過功率保護提供統(tǒng)一的散熱設(shè)計,以實現(xiàn)高功率密度;2、高效率,多模式控制可實現(xiàn)高效率,超過歐洲CoC Tier2和美國DoE Level VI效率標準;3、簡化設(shè)計,通過使用自適應(yīng)ZVS控制等功能,工程師可以通過組合電阻設(shè)置輕松設(shè)計系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)更能直觀說明該芯片組的優(yōu)勢,芯片組可使占用的空間縮小50%,滿載負荷效率達到95%,待機能耗小于40mW。
當然,芯片組所體現(xiàn)出的優(yōu)勢與每個芯片的特性也密不可分。其中,UCC28780頻率可達1MHz,并同時支持GaN或Si FET,創(chuàng)新ZVS算法提供一流效率,還具有先進的保護功能,可以實現(xiàn)高頻率無散熱器。對于UCC28780為何能做到高頻無散熱器的疑問,吳渭強先生為華強電子網(wǎng)記者解答時表示:“控制器的熱量主要來自于損耗,有源鉗位可存儲能量并將其傳輸至輸出,而非通過在電阻-電容-二極管或齊納鉗位中消耗能量來應(yīng)對漏感。智能控制鉗位還提供零電壓開關(guān)。這樣消除了兩大主要損耗來源,讓損耗最小并通過循環(huán)泄漏能量提高效率從而可以實現(xiàn)高頻無散熱器,尺寸也得以大大減小。”UCC24612控制器Si FET支持高達1MHz的頻率,寬電壓操作范圍最高支持200V,智能控制提供了接近理想的二極管仿真系統(tǒng),實現(xiàn)高性能,簡化設(shè)計。
UCC28780+UCC24612與UCC28056 PFC控制器搭配應(yīng)用
John Stevens還表示:“TI致力于提供從輸入到輸出的一整套解決方案,最大限度滿足工程師的需求。因此針對75W以上的設(shè)計,設(shè)計人員還可以將芯片組與一個新的6引腳PFC控制器UCC28056配對,以達到所有線路電壓在10%負載下實現(xiàn)大于90%的高效率以及最低115Vin時25mW的待機功耗,始終開啟的PFC可以瞬間啟動,減少組件數(shù)量讓系統(tǒng)設(shè)計更簡單,同時在AC/DC應(yīng)用中沒有噪聲。”基于UCC28056可以簡化系統(tǒng)設(shè)計以及為AC/DC應(yīng)用提供行業(yè)最低待機功耗,其可以應(yīng)用于數(shù)字電視、游戲臺式電腦、適配器、電動工具和其他AC/DC應(yīng)用。
目前,工程師可以使用即插即用的EVM評估設(shè)計,也可以使用體積只有市面上同類產(chǎn)品三分之一,30W/in3,92%效率,65W USB Type-C PD AC/DC適配器的參考設(shè)計快速啟動高壓系統(tǒng)設(shè)計。吳渭強也指出,TI的有源鉗位反激芯片組主要針對的是更高功率的新市場,而非傳統(tǒng)的5W或10W的產(chǎn)品,UCC28780+UCC24612芯片組將手機應(yīng)用作為切入點,未來會拓展到更加廣闊的應(yīng)用市場。
電源轉(zhuǎn)換趨勢和要求
媒體說明會的最后,John Stevens還分享了六個電源轉(zhuǎn)換的趨勢和要求,包括能源效率、分布式和可再生能源、功率密度、存儲和交付大數(shù)據(jù)、汽車電氣化、工業(yè)自動化。他同時表示,在新的潮流中,TI也通過創(chuàng)新的電源管理IC產(chǎn)品組合繼續(xù)推動電源設(shè)計。除了上述詳細介紹的產(chǎn)品,近期TI還推出了業(yè)界首款6A三級降壓電池充電器bq25910,可將解決方案尺寸減小60%,充電電流增加50%。以及尺寸僅為27mm2的LMZM23601電源模塊,這款產(chǎn)品也是業(yè)界最小的36V,1A降壓解決方案。
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