AC/DC轉換器 主動鉗位反馳式 德州儀器 氮化鎵 GaN TI 智慧城市

小體積大功率充電裝置需求旺 TI主動鉗位反馳式晶片助攻

2018-05-07
搭載電池的裝置已經隨處可見,人們隨時隨地需要為裝置充電,快速充電逐漸成為標準功能需求,電子產品電源轉接器小體積大功率的設計趨勢,為電源管理帶來新的挑戰,因此德州儀器(TI)宣布推出新款主動鉗位返馳式(Active Clamp Flyback)電源管理晶片組,協助設計人員提升個人電子裝置效率,並縮小電源供應和充電裝置的尺寸。
德州儀器高壓電源解決方案系統及應用工程經理John Stevens表示,TI的主動鉗位反馳式架構不僅能夠更智慧地控制鉗位元,還能提供零電壓開關(ZVS),可以有效消除兩大主要損耗來源,使尺寸大幅縮小。
大部分充電式裝置因為搭載固定式電源不便,所以需要經常充電,這類產品又多半為可攜式裝置,所以消費者總是希望有更小的AC/DC轉接器,以提升攜帶的便利性,德州儀器高壓電源解決方案系統及應用工程經理John Stevens表示,反馳式轉換器僅利用少數零組件,就能有效地將交流電轉換為直流電;不過,與變壓器漏感相關的損耗限制了轉接器實際大小,採用主動鉗位反馳式架構就能有效縮小元件尺寸。 

與目前業界應用普遍的準諧振返馳式轉換器(Quasi-resonant Flyback Converter)相較,主動鉗位反馳式架構可儲存能量並將其傳送至輸出,而非透過在電阻-電容-二極體或齊納鉗位(Zener Clamp)中耗散能量來克服漏感。John Stevens解釋,TI的解決方案不僅能夠更智慧地控制鉗位元,還能提供零電壓開關(ZVS),可以有效消除兩大主要損耗來源,使得轉接器尺寸大幅縮小。如果使用氮化鎵(GaN)場效電晶體(FET),尺寸更可以大幅縮減一半左右。 

主動鉗位反馳式架構可以免除開關損耗並降低EMI,也能藉由迴圈釋出能量並將其傳輸到輸出端,而不是耗散能量,因此能提高傳統反馳式轉換器的效率,而且其較低的開關損耗可提升開關效率,實現更高的功率密度。John Stevens強調,如果無法智慧地控制主動鉗位元,運作效率反而會變更差,TI UCC28780專門為以矽(Si)或氮化鎵為基礎的功率元件所設計,可在AC/DC轉接器與USB PD充電裝置中實現1MHz的高效運作。 

TI主動鉗位反馳式架構的多模式控制在滿載情況下可實現95%的效率,待機功耗小於40mW,超過CoC Tier 2和美國能源部(DoE)VI級效率標準。對於75W以上的設計,工程師還可以將晶片組與新款6針腳功率因數校正(PFC)控制器UCC28056進行搭配。該控制器優化了輕載效率和低待機功耗,以符合國際電工委員會(IEC)-61000-3-2交流電諧波限制規定。

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