600V 800V MOSFET 在准谐振模式是,反激变换器效率对比.docx
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1、用于准谐振反激式变换器的新型数字系统解决方案Mao Mingping、He Yi 和 Jeoh Meng Kiat英飞凌科技亚太有限公司8 Kallang Sector, Singapore 3492821 简介与模拟电源管理 IC 相比,数字 IC 可以实现设计更灵活、集成度更高且允许更大生产公差的系统解决方案。本文将介绍可提高系统性能的用于准谐振反激式控制器的数字电路。在能源问题受到越来越广泛关注的今天,大部分电源标准不仅规定了满载时的效率,而且还规定了整个负载范围内的平均效率。例如,能源之星 2.0(Energy Star 2.0) 1规定的平均效率为 87%。数字降频方法可以更方便地提
2、高平均效率。另外,数字电路可以更精确地模拟非线性的最大输入功率极限曲线。英飞凌新型 ICE2QS02G 控制器2将这些数字特性与其他必要功能融合在一起,为客户提供卓越的系统解决方案。2 ICE2QS02G 的数字特性2.1数字降频带来负载降低由于其开关损耗比固定频率的反激式变换器低且 EMI 性能更好,准谐振反激式变换器得到了广泛的应用。准谐振反激式变换器面临的挑战之一是其开关频率随输出功率的下降而上升。这抵消了通过准谐振方式工作而带来的效率提升,特别是在中等负载或低负载条件下。为了解决这一问题,英飞凌的准谐振 PWM 控制器 IC ICE2QS02G 采用了数字降频策略。ICE2QS02G同
3、时采用数字信号处理电路和模拟信号处理电路。数字信号处理电路包括一个加/减计数器、一个过零信号计数器(ZC-计数器)和一个数字比较器;模拟电路包括一个电流测量单元和一个比较器。导通和关断的时间点分别由数字电路和模拟电路决定。加/减计数器储存变压器退磁后主电源开关接通之前应忽略的过零信号数,该存储数由反馈电压 VFB 确定。VFB 中包含了输出功率的信息。因此,加/减计数器中的存储数随 VFB 的数值而改变,以实现根据输出功率的变化来调整功率 MOSFET 的关断时间。加/减计数器存储数的变化与反馈电压之间的关系如表 1 所示。在每个 48 毫秒的时钟周期内,内部电路将反馈电压 VFB 分别与 V
4、RL、VRH 和 VRM 这三个阀值电压进行比较,根据比较结果,加/减计数器的存储数相应增加、保持不变或减少。对于 ICE2QS02G,过零信号的数量被限制在 7 个以内,因此加/减计数器的存储数也在 1 和 7 之间变动,而对于任何超1出这一范围的计数则不予理会。当 VFB 超过 VRM 电压时,加/减计数器的存储数被初始化为 1,以使系统能对负载的突然增加迅速做出反应。在启动时,加/减计数器也被初始化为1,以确保满载启动时的效率最高。操作条件加/减计数器VREG 始终低于 VRL+1 至 7VREG 高于 VRL 一次,但始终低于 VRH保持不变VREG 高于 VRH 一次,但始终低于 V
5、RM从-1 计数,直至 1VREG 高于 VRM 一次设置为 1表 1:加/减计数器的操作ZC 计数器存储 MOSFET 被关断后的过零信号数。VZC 的降压斜坡每与 100 毫伏的阀值交叉一次,一个过零信号就被检测到,ZC 计数器的存储数相应增加 1。一旦 ZC 计数器的存储数与加/减计数器的存储数相等,MOSFET 就导通。在满载和轻载工作条件下,MOSFET分别在电压Vds的第一个和第七个波谷的谷底导通,如图1所示。在轻载工作条件下,开关频率被有效地降低到一个相当低的水平,同时谷底的开关动作仍可有效进行,从而确保了轻载时的高效率。(a) 在第一个过零信号点的谷底导通(b) 在第七个过零信
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