TI推出全新LLC控制器,实现低待机功耗的新突破

标签:德州仪器TILLC控制器低待机功耗

访客:92736  发表于:2017-10-31 14:06:12

当前,电子设备也变得更快更薄,功能也越来越强大,这对于嵌入在电子设备当中的电源系统而言,也形成了新的市场需求。客户都希望电源设备它的功耗越来越低,这样既可以减少用电量,也可以减少电子设备的发热量,同时也希望这个设备对电网的影响越来越小,包括对电网的干扰越来越小,对电网无功功率的要求也越来越小,以实现绿色电脑的需求。

全球的耗电量每年都在增加,待机的设备消耗的电量相当于50个大型发电厂的年发电总量。据统计,家用电器的待机功耗通常占家庭总耗电量12%到18%,所以降低待机功耗迫在眉睫。

 TI推出全新LLC控制器,实现低待机功耗的新突破

唐华(Frank, Tang),大功率电源控制器应用经理,德州仪器

日前,德州仪器(TI)推出了一款具有集成高压栅极驱动器的新型电感-电感-电容(LLC)谐振控制器,实现了业内最低的待机功耗以及更长的系统寿命。

德州仪器大功率电源控制器应用经理唐华(Frank, Tang)表示,TI最新一代LLC控制器UCC256301,能够实现业界最低的待机功耗,同时使用这颗芯片的系统,可以得到优异的空载效率,同时这颗芯片集成了高压驱动器,高压起动器还有对X电容放电的集成电路,使电源系统的设计变得非常地简洁。

TI推出全新LLC控制器,实现低待机功耗的新突破 

超出行业标准

据介绍,使用这颗芯片的电源系统可以实现小于40毫瓦的待机功耗,相对于传统的直接频率控制的方式,UCC256301的方案,可以使瞬态响应的损失提高10倍,在10%的负载情况下,可以实现90%的轻载效率。使用UCC256301的电容系统,可以非常容易地实现欧盟的CoC Tier2的节能指令和美国能源部6级能耗能效标准,在负载10%时,效率可以高达90%以上。

传统的LLC控制器,也就是直接频率调制,这种调制的方式在输出功率比较大的时候,开关频率比较低,在输出功率比较小的时候,开关频率会增加到非常高的情况,由于开关平率高了和开关频率相关的开关损耗还有变压器的磁极损耗以及驱动损耗,都会大幅度地增加。这样就会造成轻载时很难得到好的效率值。

为了解决这个问题,TI新推出的LLC控制器使用了Burst模式,也叫作突发模式。在这种模式下,如果变换器输出的功率小,环路的输出就会低,环路的输出低,当它低到我们设定的关断阈值的时候,里面的MOS管就会彻底关断,所以这个变换器在轻载的时候会有比较长的一段时间存在不工作的状态,也就是没有功耗的状态,这样的话就可以得到一个好的待机功耗值,可以提高轻载时候的效率值。

延长系统使用寿命

UCC256301集成了丰富的故障保护功能,例如LLC非常容易出现的零电流开通的问题,这颗芯片可以自动规避零电流开通的发生,所以保护了缘边的MOS管,延长了系统的使用寿命。

更快、更稳定的瞬态性能

UCC256301使用了TI专利技术——混合滞回控制,可以将瞬态响应的速度提高10倍,从而减少20%的输出电容。

混合滞回控制是TI新研发的一种控制方法,相对于传统的频率直接控制方法,通过使用混合滞回控制,可以使用环路输出的控制量直接来控制变换器的输入功率,从而,由控制信号到输出电压的传递函数,就由非常复杂的传递函数简化成一阶系统。

对一阶系统的补偿非常简单,同时可以实现带宽的提升,相对于传统的方案,带宽可以提高10倍以上,所以瞬态响应的速度也会提高10倍以上。提高了瞬态响应的速度,输出电容保守估计可以减少20%,这对系统的成本的降低,尺寸的变小,有很大的帮助。

简化设计

UCC256301内部集成了非常多的功能电路。

第一,集成了关机后X电容的自动放电功能。UCC256301内部集成了X电容的放电MOS管,当系统正常工作的时候,这个MOS管是关断的,不会产生额外的损耗,当它检测到和电网脱离,就会导通MOS管,让X电容的能量迅速卸放掉,避免危险事件的发生。

第二,集成了高压启动电路,使用UCC256301这颗芯片,系统当中是不需要再设计专用辅助电源电路的,这颗芯片接到高压输入的时候,可以自动完成起动工作。

第三,集成了高压驱动电路,即缘边MOS管的驱动电路,高压的驱动器是集成在芯片内部的,不需要外置驱动器。所有的这些集成功能都让应用更简单,设计更简洁。

唐华谈到,UCC256301的市场应用范围非常宽,它可以帮助各种AC/DC的固定电源来满足严格的能耗标准,常用的领域有电视机电源、PC机电源、笔记本的适配器、电动工具的电源、电池的充电器以及其他的家用电器的电源和其他行业使用的电源设备。

据悉,未来,TI将不断地来扩充端到端的高压变换器解决方案,帮助设计人员以更低的功耗实现更丰富的功能。TI即将推出其他多种多样的LLC控制器,新一代PFC控制器,新一代反激芯片组,还有现在市场上非常热门的新一代的氮化镓的解决方案,以及各种各样的栅极驱动器。

为了简化对芯片的评估,TI提供了评估板。它演示的功能包含了X电容的放电功能还有混合滞回控制的方法,以及自适应的burst模式的控制。除此之外,TI还提供了针对各种工业应用提供更完整的解决方案。

TI推出全新LLC控制器,实现低待机功耗的新突破

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