一、傳統(tǒng)反激式開(kāi)關(guān)電源開(kāi)有很多固有缺陷,如:
- 開(kāi)關(guān)管工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài),上升沿開(kāi)關(guān)損耗大
- 變壓器漏感無(wú)法完全避免,只能通過(guò)RCD吸收,白白損失功率
- 頻率無(wú)法做高,因?yàn)轭l率越高,開(kāi)關(guān)損耗越大,RDC造成的損耗占比就越大
- 體積大,無(wú)法滿(mǎn)足新興市場(chǎng),如手機(jī)大功率快充充電器、超薄電視機(jī)、超薄電腦充電器
由于以上幾點(diǎn),導(dǎo)致反激拓?fù)鋺?yīng)用場(chǎng)景大大受限。
二、針對(duì)以上問(wèn)題,本文分享一種軟開(kāi)關(guān)反激式開(kāi)關(guān)電源,簡(jiǎn)化圖如下,優(yōu)點(diǎn):
- 主開(kāi)關(guān)管工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài),即,MOS打開(kāi)之前DS兩端電壓為零,降低開(kāi)關(guān)損耗
- 重新設(shè)計(jì)RDC吸收電路,在退磁時(shí)回收漏感能量并重新傳遞給次級(jí),降低損耗
- 因?yàn)橹鏖_(kāi)關(guān)管工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài),可以將頻率設(shè)置得很高,如500KHz,大大減小電源體體積
- 次級(jí)整流器工作在ZCS模式
- 內(nèi)置升壓供電電路,在輸出寬電壓范圍內(nèi)(如3.3-20V),保證芯片穩(wěn)定工作,且省去了LDO降壓損耗
- 滿(mǎn)載效率大于94%
本控制器是一種過(guò)渡模式有源鉗位反激控制器,配有先進(jìn)的控制方案,能夠顯著減小無(wú)源組件的尺寸,從而實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和更高的平均效率。能驅(qū)動(dòng)高達(dá)1 MHz的高頻AC / DC轉(zhuǎn)換器。
ACF控制器旨在針對(duì)低側(cè)主開(kāi)關(guān)自適應(yīng)地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)全ZVS或部分ZVS條件,并在較寬的工作條件下將循環(huán)能量降至最低。 由于上管導(dǎo)通時(shí)間逐周期校正,因此自動(dòng)調(diào)諧消除了因組件公差,輸入/輸出電壓變化和溫度變化而導(dǎo)致丟失ZVS的風(fēng)險(xiǎn)。
三、市場(chǎng)方案舉例:
下面這個(gè)就是RAVPOWER的45W超薄充電器
(我不是在打廣告,只是我平時(shí)在用這款,出差攜帶非常方便,支持目前市場(chǎng)上大部分手機(jī)電腦充電協(xié)議)
下面是充電器上的絲印,
輸出電壓分檔:5V、9V、12V、15V、20V
拆機(jī):
內(nèi)部采用的就是有源鉗位反激架構(gòu)
采用了PCB變壓器,才使得厚度如此薄
并且還有很大一部分空間閑置
看下圖,上面四個(gè)電解直徑是8mm ,對(duì)比厚度真心薄
PCB變壓器上集成同步整流電路
這里我有個(gè)疑問(wèn),不知有沒(méi)有大神幫忙解答一下:
光耦采用了億光的EL1018,但對(duì)比目前使用比較多的適配器光耦型號(hào)中,EL1018的溫度特性是最差的,CTR隨溫度變化特別大。為什么不用東芝的383,難道緊緊是因?yàn)閮r(jià)格?
四、方案設(shè)計(jì)分享
這段時(shí)間我正在做一個(gè)65W小體積方案,輸出5-20V,
支持小米、華為、蘋(píng)果、OPPO、VIVO等大部分手機(jī)及近兩年新出的支持PD協(xié)議筆記本電腦
用的就是這個(gè)芯片,給大家分享測(cè)試波形先:
開(kāi)機(jī)波形
1號(hào)黃色:原邊電流波形
3號(hào)紫色:下管PWM波形
4號(hào)綠色:下管DS波形
展開(kāi)中間
1號(hào)黃色:原邊電流波形
2號(hào)藍(lán)色:上管PWM波形
3號(hào)紫色:下管PWM波形
4號(hào)綠色:下管DS波形
展開(kāi)末端
1號(hào)黃色:原邊電流波形
2號(hào)藍(lán)色:上管PWM波形
3號(hào)紫色:下管PWM波形
4號(hào)綠色:下管DS波形
5V滿(mǎn)載波形
1號(hào)黃色:原邊電流波形
4號(hào)綠色:下管DS波形
漏感能量幾乎完全都回收利用起來(lái),可見(jiàn)在Toff期間,下管VDS一點(diǎn)尖峰都沒(méi)有
65W滿(mǎn)載波形
1號(hào)黃色:原邊電流波形
2號(hào)藍(lán)色:下管PWM波形
3號(hào)紫色:上管PWM波形
4號(hào)綠色:下管DS波形
下管導(dǎo)通前,DS電壓已經(jīng)降至零(準(zhǔn)確的說(shuō)是接近0,一般4-8V左右)
滿(mǎn)載頻率300K左右,變壓器用的RM10,如果用PCB變壓器的話(huà),頻率還要設(shè)置更高
變壓器設(shè)計(jì):
變壓器設(shè)計(jì)比較復(fù)雜
這里用了一款專(zhuān)用設(shè)計(jì)工具
對(duì)設(shè)計(jì)工具感興趣可以留言郵箱,我抽時(shí)間發(fā)給你們
PCB設(shè)計(jì):
因?yàn)轭l率比較高,上下管皆用了氮化鎵MOS
如果大家對(duì)我做這個(gè)方案感興趣,可以留言郵箱,我把原理圖發(fā)給你們
因?yàn)槠綍r(shí)上班比較忙,收到留言當(dāng)天不一定有時(shí)間,一般1-5天內(nèi)我會(huì)抽時(shí)間給大家發(fā)哈。