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德州仪器为100wusb电力输送适配器提供超高功率密度震动筛

2019-12-10 15:24:47 震动筛    德州    

usb 电力输送(pd)标准支持通过usb进行高达100w的电力输送,该电力足以驱动笔记本电脑、显示器和dlp®电影放映机等高功率设备。

usb pd适配器通常采用电感-电感-电容(llc)或准谐振(qr)反激进行隔离式dc/dc转换。llc的优势在于其支持具有软开关的功率开关,但由于其窄增益限制,并不适用于宽输出电压范围。而且,qr反激在不连续电流传导模式下工作,且在所有输出电压范围内都不能实现全软开关。此外,变压器漏感的损耗限制了实际的最大开关频率。当设计人员想要实现高功率密度和小适配器尺寸时,上述不足就给功能的实现带来了很大的限制。

有源钳位反激(acf)是一种可克服这些限制的新型谐振拓扑。与qr反激不同,acf可实现软开关和漏感能量回收。临界导通模式acf使用小型负磁化电感在整个负载范围内实现零电压开关(zvs)。此外,输出整流器可在关断期间实现零电流开关(zcs),这将降低整流器的反向恢复损耗,并提高电磁干扰性能。凭借这些优点,可实现高频率和高效率的适配器。

使用德州仪器30 w/in3、93.4%效率、100 w ac/dc适配器参考设计的电路包括基于ucc28056的前端转换模式功率因数校正(pfc)电路,然后是基于ucc28780的用于隔离式dc / dc转换的acf。图1是参考设计的详细系统框图。

图1:ac/dc适配器参考设计系统框图

设计人员最关注的特征是无外壳的超高功率密度30 w/in3。首先,临界导通模式acf可以实现高开关频率,使得rm8内核可用于变压器。而且,由于具有超高转换器效率,无需使用散热器,从而既节省了空间,也提高了功率密度。图2所示为ac/dc适配器参考设计电路板。

图2:ac/dc适配器参考设计电路板

设计师关注的另一重要特征是该设计的高效率。ucc28780实现了主开关的zvs和次级整流器的zcs。次级谐振配置形成初级电流波形,从而降低初级均方根(rms)电流并显著改善同步整流器操作。氮化镓场效应晶体管用于acf初级侧开关,以提高效率,因为它们具有较小的寄生参数。通过在5 vout和9 vout下关闭pfc级,可进一步提高效率。图3所示为参考设计的平均效率曲线。

图3:ac/dc适配器参考设计平均效率曲线

总之,100 w ac/dc适配器参考设计为usb pd适配器提供了完整的解决方案,适用于任何100 w应用。高效率和高功率密度使该适配器具备更强大的性能且更加便携。

其他资源

下载ucc28780和ucc28056数据表。

查看30 w / in3、94%效率、65 w usb type-c?pd交流/直流适配器参考设计。

阅读应用笔记:“使用有源钳位反激式控制器(ucc28780)提高功率密度”。

请观看视频,了解有关ucc28780如何实现acf拓扑和高功率密度的更多信息。

文章录入:ql 责任编辑:杨莹莹

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