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重新定义充电TI发布有源钳位反激芯片组

2019-04-11 09:30:15 | 来源: 军事

3月19日,德州仪器TI在深圳召开了旗下有源钳位反激式芯片组的媒体说明会,在本次说明会上,德州仪器TI高电压产品系统及应用工程经理 John Stevens针对有源钳位反激式芯片组的特性及应用进行详细介绍,并与媒体探讨其技术及相关市场应用。TI亚洲区模拟产品业务拓展总监吴渭强先生进行翻译及补充。下面笔者就带大家回顾一下这场说明会的一些内容吧!

首先,TI亚洲区模拟产品业务拓展总监吴渭强先生为我们介绍了TI推出的有源钳位反激式芯片组。

今天,我们主流的笔记本体积变得越来越小,的屏幕越来越大。同时间,他们要求功率越来越高,从而导致现在面临一个问题,就是适配器的体积越来越大。适配器的发展已经到了临界点,主要的原因是市场要求功率越来越大,就导致了适配器的体积越来越大,携带越来越不方便。这就给当前市面上主流的准谐振反激式拓扑结构带来非常大的挑战。TI很高兴能够向市场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。

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。个是能够把开关损耗降到的同时把EMI降下来。以适当的控制钳位,实现零电压开关(ZVS)松江租车公司
。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。

今天我们主要介绍的两款芯片,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。我们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是业界个量产的有源钳位反激式控制器,UCC24612则是个针对有源钳位反激式拓扑的同步整流控制器。

首先,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,是因为我们本身损耗非常低,还有把的控制功率输出,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。

第二,高效率,我们通过多模式控制实现非常高的效率橡胶护舷批发
,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。

第三,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。

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。刚才讲到我们一个非常的零电压开关以及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。

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。

除了之前提到的由两款芯片所组成的芯片组之外,TI还推出了一款新的PFC控制器,帮助工程师的设计达到效率、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也有一个的UCC28056 PFC能够满足他们的需求。UCC28056有的效率,我们在轻载的时候,10%的轻载还可以到90%以上的效果。待机功耗非常低,只有25mW,允许我们可以将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跟我们今天主要介绍的UCC28780和UCC24612达成一个非常完美的组合,可以应用在从小功率到中功率变压器中。

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。

这是一个简单的线路,你可以看到UCC28056仿真的元器件非常细小,可以把整个系统做得更小型,不管是从小功率的应用或者大功率的应用里,TI有一整套非常高功率的系统可以支撑。

这是我们现在提供的评估板,相关的参考资料可以在TI的官上下载。同时,我们还提供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。

TI提供非常完善的技术支持,我们站里可以把UCC28780和UCC24612资料下载之外,我们还提供很多资料,包括培训、工程师社区等等。

问:这个方案支持的功率范围是多少?

答:我们这个芯片组UCC28780+UCC24612可以应用在w的范围。但当然是跟很多外界的零件有关系,还有调配等等都会有影响。

问:现在市面上也有一些USB Type-C PD的解决方案,我想请教的是TI现在这套方案跟市面上的其他厂家提供的方案,它的独特优势在什么地方,独特的卖点在什么地方?

答:TI提供非常广泛的解决方案,包括我们在USB Type-C PD的方案,现在我们提供的方案,无论是参考设计,还是芯片,从电源输入到输出端非常搭配。刚才讲到重要的优势是,在电源部分,可以把它体积降下来。刚才我拿了一个Type-C来举例,我们体积只是普通市面的1/3而已,可以看到我们TI提供整套方案,还有提供的功率,让客户可以把体积做得更小型。

问:刚才提到开发板,看到有个高端和低端是499美金和100美金,差别那么大,这中间是哪一部分的价格,有这么大的差别?

答:这个499美元的是我们整套的EVM板,里边包括氮化镓的驱动,整个方案都有。后者100美元主要是针对UCC24612小型的EVM板,所以两个价格是不一样。前者是一套,包括UCC28780和UCC24612,还有MOSFET,而后者是单品,主要是用于研发同步整流开关的应用。

问:这是因为氮化镓的器件会带来比较高的成本提升吗?

答:这个499是整套方案,包括UCC28780和UCC24612,另一个是单独的板子,这两个性质不一样,不代表内部那个器件会比较贵。

问:在您的演讲中看到了UCC28780的特性是高频率、无散热器,为什么TI的产品可以做到这么高的频率?

答:一般高频里的半导体开发会有损耗,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。

问:对于宽输入范围它的支持是什么样的?

答:,在宽电压应用,除了宽电压输入以外,我们还进行宽电压输出,比如在USB里的PD有机会从5v到20v输出,所以变数是很大的,我们主要是通过微电压的监测。假如你看这个线路图里,我们本身是可以监控个电压点,可以很地把原电压找到,这是很重要的关联点,我们可以看开关电压切换,允许我们在很宽的电压范围可以准确做那个开关,达到非常宽的电压范围应用以及非常低的功耗,这是UCC28780非常重要的一点。

问:它的死区时间会不会有比较大以及如何应对?

答:关于死区控制,在这个芯片里,我们下面有两个角,这两个接角通过外端的电路,我们可以搭配不同的开关端,比如用氮化镓或者是用普通的硅的MOSFET,搭配不同的电阻。基于这个电阻极,加上我们零电压的监测,就可以很地控制输出端里的死区,达到非常低的损耗。为什么我会把95%,因为我们把每个点都要把它考虑在里边。

问:有源钳位的解决方案会不会对变压器的设计,提出一个很高的要求,因为变压器是个比较核心的东西。

答:在电源变压器的设计上,我们跟一般的板型电压设计没有太大差别。同时筑志红中麻将代理
,我们也会和不同的变压器供应商合作,为他们提供参考设计。这样客户不但只看EVM,也会根据不同的需求提供相应的参考设计,客户就可以参考不同的设计完成他们的产品。

问:跟其他厂商的同类产品相比,我们突出的特点,除了刚才提到的,还有别的吗?

答:TI目前是业界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,刚才你看到我们提供的EVM已经通过EMI、效率的认证,让客户可以很快速地投入,去量产。

问: UCC28780可以同时支持氮化镓和硅,这两者到底有什么区别?工程师如果采用氮化镓的FET,后期会不会受氮化镓产能的影响?

答:这边主要是根据不同功率切换氮化镓和一般功率的MOSFET,IC那部分我们已经有整套不同的参考资料。当你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。

发言人: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。

问:笔记本的适配器有很多厂商也在做,比如MIT、富士通以及中国国内的厂商也做类似的有源钳位,那么有源钳位会不会存在专利的问题?2014年到2018年扁平化的适配器市面上好像没有或者不多,你们对这个市场怎么看?未来的成长性怎么样?

答:首先,我们没有办法回应专利的问题。但适配器的高频及小尺寸是未来适配器发展的趋势。起码TI的UCC28780是业界提供出来有源钳位反激式控制器,同时也可以支持到非常高的频率,比如可以支持到1MHz的开关,同时可以支持到GaN和普通的功率管,我们的这款产品是有优势的。

问:有源钳位和准谐振相比,它只是在结构上或功能上面多了一个有源钳位的功能还是有什么其他的区别?

答:相较于准谐振而言,有源钳位可以很精确地把零电压找出来,允许很地通过零电压开关达到非常低的EMI,非常低的功耗,通过有源钳位把损耗的能量重新回灌到输出端去,完全把它提升。

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