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    ACF PWM控制器滿足現代AC-DC電源轉換需求

    發布時間:2022-04-07 來源:艾睿電子 責任編輯:wenwei

    【導讀】在進行高密度AC-DC電源轉換時,傳統上會采用反激式拓撲結構,但在效率與功率密度上已經出現瓶頸,新型態的有源箝位反激(ACF)拓撲結構,則可提高性能和降低功耗,同時最大限度地減少了電源轉換器的尺寸和重量。本文將為您簡介ACF拓撲結構的特性,以及安森美(onsemi)所推出ACF PWM控制器解決方案。


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    ACF拓撲結構提供更小的體積與更高的能效


    現代電源應用追求更緊湊的體積和更高的效率,這使得電源設計人員越來越傾向選用高頻應用,開關電源采用高頻工作可以縮小變壓器的尺寸,進而增加電源的功率密度。隨著高壓FET的進步以及氮化鎵(GaN)/碳化硅(SiC)這類寬帶隙半導體器件的出現,新的ACF拓撲結構正在高密度電源轉換應用中發揮作用。


    ACF拓撲利用存儲在寄生組件中的能量來實現零電壓開關(ZVS),而不是將其耗散在緩沖電路中。有源箝位操作產生的波形沒有因為寄生而出現的尖峰,從而產生比其他傳統技術更好的電磁干擾(EMI)表現。帶有RCD緩沖器的經典反激式拓撲在效率和功率密度方面已達到其極限,ACF拓撲則解決了效率難題,同時降低了EMI輻射。


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    高能效的AC-DC有源箝位反激PWM控制器


    由安森美推出的NCP1568是一款高度集成的AC-DC PWM控制器,用于實施有源箝位反激(ACF)拓撲結構。NCP1568采用專屬的變頻算法來實現各種線路和負載條件下MOSFET的ZVS。ZVS功能實現了高頻率運行,提高了電源轉換器的功率密度,同時實現了高能效。


    ACF操作簡化了EMI濾波器設計,以避免干擾系統中的其他敏感電路。NCP1568集成了高電壓啟動電路、強大的低壓側驅動器和用于有源箝位FET(包括SJ FET和GaN FET)的5V邏輯電平驅動器。


    NCP1568還具有多模式操作和從ACF模式到不連續傳導模式(DCM)的轉換功能,以滿足世界各地的監管要求。NCP1568進一步可在待機模式下實現跳躍,從而產生出色的待機功耗。NCP1568是可編程控制方案,支持靜音跳躍、可編程頻率,專有的自適應ZVS可允許高頻操作,同時降低EMI,多模式操作可提高輕載效率,靈活的控制方案和用戶可編程功能的結合,允許將NCP1568與超級結MOSFET(硅)和氮化鎵(GaN) FET一起使用,具有最小頻率的箝位和靜音跳躍,可消除可聽見的噪音,可編程頻率可在100 kHz至1 MHz下操作。


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    滿足對功率密度要求較高的應用領域


    NCP1568支持主要和有源箝位FET的內置自適應死區時間,帶內置斜率補償選項的峰值電流模式控制,靈活的控制方案和可編程性,允許使用外部硅或GaN FET進行配置,客戶可編程選項可過渡到DCM,具有最小頻率箝位的集成頻率折返,可在待機模式下實現最高性能,待機功率小于30 mW,集成700 V高壓和啟動電路,支持交流線路掉電檢測。


    NCP1568具有低側的0.85 A/1.5 A拉電流/灌電流驅動器,以及65 mA/150 mA有源箝位驅動器輸出振蕩器,具有4個選項的內部軟啟動定時器。在保護功能方面,具有與熱敏電阻兼容的專用FLT引腳,以及可調節的過功率保護(OPP),支持自動恢復和鎖定各種故障的選項與內部熱關斷功能。


    NCP1568適用于多種應用,包括AC-DC適配器、工業、電信、照明和對功率密度要求較高的其他應用領域,適合應用于交直流電源轉換,以及USB供電(Power Delivery)與高通(Qualcomm)快充(Quick Charge)應用,常見的終端產品包括高密度的筆記本和移動適配器、USB Type-C供電、服務器輔助電源與工業電源等產品。


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    多款評估板加快多種應用的開發速度


    安森美也針對不同的應用推出多款評估板,包括NCP1568DC48WGEVB是一款48 W、120 V至400 V的寬范圍直流輸入恒壓電源,適用于服務器輔助電源和其他需要低高度、高效率和高功率密度的直流輸入應用。NCP1568DC48WGEVB采用ACF拓撲,搭配安森美的NCP1568 ACF控制器、NCP51530A半橋驅動器、NCP4306同步整流控制器,以及次級NTMFS6B03同步MOSFET,在滿載時可實現超過94%的效率。


    NCP1568PD60WGEVB則是NCP1568 USB-PD 60W評估板,搭配NCP1568 AC-DC PWM控制器,旨在實現ACF拓撲,該評估板可用于60W USB PD應用的評估。另一款STR-ACF-12V100WPSU-GEVB評估板,則可在Strata開發環境中為NCP1568 100W輸出AC到DC轉換,提供了一個易于使用的評估板,可應用于工業用途與通用電源。


    結語


    ACF拓撲結構已經成為高密度電源轉換應用的主要設計架構,可以滿足高能效、低EMI、緊湊體積等需求,可廣泛應用在采用GaN/SiC這類寬帶隙半導體器件的電源轉換器上,市場應用極具發展潛力。安森美的NCP1568 AC-DC ACF PWM控制器,具有高集成度與完整的功能性,將是開發這些產品的最佳搭檔。



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