一、傳統(tǒng)反激式開關(guān)電源開有很多固有缺陷,如:
- 開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài),上升沿開關(guān)損耗大
- 變壓器漏感無法完全避免,只能通過RCD吸收,白白損失功率
- 頻率無法做高,因為頻率越高,開關(guān)損耗越大,RDC造成的損耗占比就越大
- 體積大,無法滿足新興市場,如手機大功率快充充電器、超薄電視機、超薄電腦充電器
由于以上幾點,導(dǎo)致反激拓撲應(yīng)用場景大大受限。
二、針對以上問題,本文分享一種軟開關(guān)反激式開關(guān)電源,簡化圖如下,優(yōu)點:
- 主開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài),即,MOS打開之前DS兩端電壓為零,降低開關(guān)損耗
- 重新設(shè)計RDC吸收電路,在退磁時回收漏感能量并重新傳遞給次級,降低損耗
- 因為主開關(guān)管工作在軟開關(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
- 滿載效率大于94%
本控制器是一種過渡模式有源鉗位反激控制器,配有先進的控制方案,能夠顯著減小無源組件的尺寸,從而實現(xiàn)更高的功率密度和更高的平均效率。能驅(qū)動高達1 MHz的高頻AC / DC轉(zhuǎn)換器。
ACF控制器旨在針對低側(cè)主開關(guān)自適應(yīng)地實現(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)通時間逐周期校正,因此自動調(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。
三、市場方案舉例:
下面這個就是RAVPOWER的45W超薄充電器
(我不是在打廣告,只是我平時在用這款,出差攜帶非常方便,支持目前市場上大部分手機電腦充電協(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:
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,上面四個電解直徑是8mm ,對比厚度真心薄
PCB變壓器上集成同步整流電路
這里我有個疑問,不知有沒有大神幫忙解答一下:
光耦采用了億光的EL1018,但對比目前使用比較多的適配器光耦型號中,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,難道緊緊是因為價格?
四、方案設(shè)計分享
這段時間我正在做一個65W小體積方案,輸出5-20V,
支持小米、華為、蘋果、OPPO、VIVO等大部分手機及近兩年新出的支持PD協(xié)議筆記本電腦
用的就是這個芯片,給大家分享測試波形先:
開機波形
1號黃色:原邊電流波形
3號紫色:下管PWM波形
4號綠色:下管DS波形
展開中間
1號黃色:原邊電流波形
2號藍色:上管PWM波形
3號紫色:下管PWM波形
4號綠色:下管DS波形
展開末端
1號黃色:原邊電流波形
2號藍色:上管PWM波形
3號紫色:下管PWM波形
4號綠色:下管DS波形
5V滿載波形
1號黃色:原邊電流波形
4號綠色:下管DS波形
漏感能量幾乎完全都回收利用起來,可見在Toff期間,下管VDS一點尖峰都沒有
65W滿載波形
1號黃色:原邊電流波形
2號藍色:下管PWM波形
3號紫色:上管PWM波形
4號綠色:下管DS波形
下管導(dǎo)通前,DS電壓已經(jīng)降至零(準(zhǔn)確的說是接近0,一般4-8V左右)
滿載頻率300K左右,變壓器用的RM10,如果用PCB變壓器的話,頻率還要設(shè)置更高
變壓器設(shè)計:
變壓器設(shè)計比較復(fù)雜
這里用了一款專用設(shè)計工具
對設(shè)計工具感興趣可以留言郵箱,我抽時間發(fā)給你們
PCB設(shè)計:
因為頻率比較高,上下管皆用了氮化鎵MOS
如果大家對我做這個方案感興趣,可以留言郵箱,我把原理圖發(fā)給你們
因為平時上班比較忙,收到留言當(dāng)天不一定有時間,一般1-5天內(nèi)我會抽時間給大家發(fā)哈。