基于UCC28600的准谐振反激式开关电源的设计方案
0 引言
准谐振转换是十分成熟的技术,广泛用于消费产品的电源设计中其他电感器。新型的绿色电源系列控制器实现低至150 mW 的典型超低待机功耗。本文将阐述准谐振反激式转换器是如何提高电源效率绕行电感器以绕行电感器及如何用UCC28600设计准谐振电源。
1 常规的硬开关反激电路
图1 所示为常规的硬开关反激式转换器电路。这种不连续模式反激式转换器(DCM)一个工作周期分为三个工作区间:( t0 ~ t1)为变压器向负载提供能量阶段,此时输出二极管导通,变压器初级的电流通过Np:Ns的耦合流向输出负载,逐渐减小。
MOSFET电压由三部分叠加而成:输入直流电压VDC、输出反射电压VFB、漏感电压VLK.到t1 时刻,输出二极管电流减小到0,此时变压器的初级电感和和寄生电容构成一个弱阻尼的谐振电路,周期为2π LC .在停滞区间( t1~ t2),寄生电容上的电压会随振荡而变化,但始终具有相当大的数值。当下一个周期t2 节点,MOSFET 导通时间开始时,寄生电容(COSS和CW )上电荷会通过MOSFET放电,产生很大的电流尖峰。由于这个电流出现时MOSFET存在一个很大的电压,该电流尖峰因此会做成开关损耗。此外,电流尖峰含有大量的谐波含量,从而产生EMI.
2 准谐振反激式设计的实现
利用检测电路来有效地“感测”MOSFET 漏源电压(VDS )的第一个最小值或谷值,并仅在这时启动MOS-FET导通时间,由于寄生电容被充电到最低电压,导通的电流尖峰将会最小化。这情况常被称为谷值开关(Valley Switching)或准谐振开关。这种电源是由输入电压/负载条件决定的可变频率系统。换言之,调节是通过改变电源的工作频率来进行,不管当时负载或输入电压是多少,MOSFET始终保持在谷底的时候导通。这类型的工作介于连续(CCM) 和不连续条件模式(DCM)之间。因此,以这种模式工作的转换器被称作在临界电流模式(CRM)下工作。临界模式下MOSFET漏源电压如图2所示。
在反激式电源设计中采用准谐振开关方案有着许多优点:
(1)降低导通损耗
由于MOSFET导通具有最小的漏源电压,故可以减小导通电流尖峰。减轻了MOSFET的压力,降低器件的温度。
(2)降低输出二极管反向恢复损耗
由于二次侧的整流管零电流关断,反向恢复损耗降低,从而提高电源整体效率。
(3)减少EMI
导通电流尖峰的减小以及在准谐振过程中存在频率抖动,将会减小EMI 噪声,这就减少EMI滤波器的使用数量,从而降低电源成本。
3 基于UCC28600 控制器的钨灯电源的设计
3.1 UCC28600控制器的主绕行电感器要特性
UCC28600 控制器的主要特性有先进的绿色模式控制方式;低EMI 及低损耗(谷底开关)的准谐振控制方式;空载损耗小于150 mW(低待机电流);低启动电流(最大25 μA);可编程过压保护(输入电压和输出电压);内置过温保护,温度回复后可自动重启;限流保护:逐周期限功率,过电流打嗝式重启;可编程软启动;集成绿色状态脚(PFC使能端)。
3.2 UCC28600工作原理
UCC28600内部集成了UVLO比较器,高频振荡器,准谐振控制器和软起动控制器,待机模式跳脉冲比较器,输入和输出过电压保护。其内部结构图如图3所示。
(1)UVLO比较器
UCC28600 的VDD 电压在13 V 起动,在低于8 V 时关闭,有5 V的滞差电压,可以提高UCC28600工作的稳定性。
(2)内部振荡器
UCC28600内部集成了一个40~130 kHz的振荡器。
(3)准谐振控制器和软起动控制器
UCC28600采用准谐振的开关变换器以提高转换效率,利用变压器的励磁磁通,在开关关断期间,检测变压器绕组的输出电压,如果电压偏低及处于振荡的波谷时,可以确认该时刻变压器励磁磁通耗尽,可以开启下一周期。该准谐振模式可分为临界导通模式(CRM)和不连续导通模压电感模式(DCM)以及频率调制模式(FFM)。
(4)待机模式和跳脉冲比较器
当功率继续减小,UCC28600进入待机模式;频率调制模式(FFM)频率下降到40 kHz,不再减小;当FB小于0.6 V 时,开关脉冲输出关断,当FB 大于0.7 V 时,开关脉冲正常输出,从而得到跳脉冲模式的待机工作状态。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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结构体好说,就是联合体不知道怎么弄~~
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