
電源網(wǎng)訊 2017年10月24日上午,德州儀器(Texas Instruments,NASDAQ:TXN)(以下簡稱TI)在北京皇冠假日酒店召開“德州儀器實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗的新突破”說明會,發(fā)布TI新一代高效LLC諧振控制器UCC256301。TI大功率電源控制器產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理唐華先生(Frank, Tang)針對新型LLC諧振控制器在會上進(jìn)行說明,并為最新的電源管理技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹,探討其技術(shù)及相關(guān)市場應(yīng)用。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子設(shè)備變得更快、更薄,功能更強(qiáng)大,這對于嵌入在電子設(shè)備中的電源系統(tǒng)的要求也越來越高,市場迫切需要低耗能、對電網(wǎng)影響小的高性能設(shè)備以實(shí)現(xiàn)綠色電網(wǎng)的需求。唐華先生表示:“全球的耗電量每年都在增加,待機(jī)的設(shè)備消耗的電量相當(dāng)于50個大型電廠的年發(fā)電總量,降低待機(jī)功耗迫在眉睫。”TI根據(jù)市場需求設(shè)計(jì)定義的最新一代LLC諧振控制器 UCC256301,能實(shí)現(xiàn)業(yè)界最低的待機(jī)功耗以及更長的系統(tǒng)壽命,而且使用此芯片的電源系統(tǒng)可得到優(yōu)異的空載效率。同時此芯片還擁有高集成度,使電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常簡潔。
UCC256301 芯片的優(yōu)異性能
我們都知道,傳統(tǒng)的LLC控制器都是使用直接頻率的控制方式,在輸出功率比較大時,開關(guān)頻率比較低;在輸出功率比較小時,開關(guān)頻率會非常高。為了解決輕載時很難得到好的效率值的問題,TI新推出的LLC諧振控制器UCC256301使用了突發(fā)模式(Burst Mode)。
唐華先生向我們詳細(xì)介紹了UCC256301的工作原理:當(dāng)工作在突發(fā)模式下,如果變換器輸出的功率小,那當(dāng)環(huán)路的輸出低到設(shè)置的關(guān)斷閾值時,輸出電壓會自動下降,環(huán)路的輸出電壓將自動上升。當(dāng)環(huán)路的輸出值超過開通閾值時,變換器將正常工作,輸出電壓又將上升。由于開通閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于關(guān)斷閾值,所以變換器在輕載時,會有較長時間處在不工作的情況下,也就是沒有功耗的狀態(tài),這樣就得到了一個好的待機(jī)功耗值,進(jìn)而達(dá)到輕載時好的效率值。
正是因?yàn)檫@樣的工作原理,UCC256301具有三大顯著優(yōu)勢:
1、在穩(wěn)壓狀態(tài)下仍可實(shí)現(xiàn)低于40 mW的待機(jī)功耗(業(yè)界最低);2、使用UCC256301的方案可使瞬態(tài)響應(yīng)速度更快,達(dá)到10倍提速;3、同時在10%的負(fù)載情況下,可實(shí)現(xiàn)90%的輕載效率。
作為新型高性能LLC控制器系列中的首款產(chǎn)品,UCC256301的性能遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)效率標(biāo)準(zhǔn)要求,可輕松實(shí)現(xiàn)歐盟CoC Tier2節(jié)能指令和美國能源部(DoE)Level VI 能效標(biāo)準(zhǔn)。集成的豐富的故障保護(hù)功能,也可以自動規(guī)避LLC非常容易出現(xiàn)的零電流開關(guān)的問題,保護(hù)了MOS管,延長了電源系統(tǒng)的使用壽命。同時TI運(yùn)用新研發(fā)的“混合滯回控制”專利,使瞬態(tài)響應(yīng)速度提高10倍,從而減少20%的輸出電容。工程師可通過UCC256301集成的X-電容放電和高壓啟動功能輕松設(shè)計(jì)系統(tǒng)。TI負(fù)責(zé)高壓電源業(yè)務(wù)的副總裁Steve Lambouses表示:“UCC256301的設(shè)計(jì)能夠滿足未來的電源需求,突破性的待機(jī)功耗和效率可同時簡化設(shè)計(jì)且降低系統(tǒng)成本?!?
提供高性價比的系統(tǒng)解決方案
LLC諧振電源控制器UCC256301適用范圍非常寬泛,可幫助各類AC/DC應(yīng)用滿足嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn),包括數(shù)字電視、游戲適配器、臺式電腦和筆記本電腦適配器、電動工具、電池充電器、家用電器以及其他行業(yè)使用的電源設(shè)備。
一般來說,功率為100W以下的驅(qū)動電源中,會選擇雙電感單電容(LLC電源控制器)組合電源方案;在150W以上,使用單端反激式DC-DC變換器(Flyback變換器)是最佳解決方案。為了使筆記本電腦便于攜帶,現(xiàn)在越來越多的筆記本電腦廠商選擇用LLC電源控制器,以達(dá)到設(shè)備更快、更薄、更強(qiáng)大的目標(biāo)。唐華先生表示:“在未來,LLC電源控制器的應(yīng)用將越來越普遍?!?
唐華先生也透露說,TI即將推出全系統(tǒng)新一代的電源解決方案。除UCC256301外,LLC控制器的新產(chǎn)品系列包括可輕松與外部偏壓配合工作的UCC256303和支持寬輸入范圍的UCC256304等。TI將不斷擴(kuò)展端到端高壓功率變換器解決方案,幫助設(shè)計(jì)人員以更低的功耗實(shí)現(xiàn)更多的功能。
談及為何TI能不斷地推出新的系統(tǒng)解決方案時,唐華先生笑著說:“在我看來,TI能創(chuàng)造出4萬多項(xiàng)專利是TI本身鼓勵創(chuàng)新的結(jié)果。無論是管理線,還是技術(shù)線上的員工都有創(chuàng)新的機(jī)會。TI的定位是一家行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)方案公司,每年的研發(fā)投入很高。并且為了跟進(jìn)市場的發(fā)展,必須不斷推出更好的方案滿足市場新出現(xiàn)的需求?!?
發(fā)布會問答環(huán)節(jié):
在媒體提問環(huán)節(jié),針對電源網(wǎng)的提問,TI大功率電源控制器產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理唐華先生做了詳細(xì)回答。
電源網(wǎng):您好,請問該LLC控制器響應(yīng)時間大約能多快,一個周期能響應(yīng)過來嗎?
唐華先生:能說得具體一點(diǎn)嗎,是什么響應(yīng)周期?
電源網(wǎng):控制器整體的響應(yīng)周期。
唐華先生:控制器頻率的調(diào)整是每個開關(guān)周期都在調(diào)整的,所以說你的問題答案是肯定的。每個周期都會調(diào)整頻率,但是如果是輸出負(fù)載有比較大變化的時候,把輸出電壓從下跌調(diào)整到不下跌的過程,可能應(yīng)該在5到6個開關(guān)周期能夠完成一次大動態(tài)的調(diào)整。
電源網(wǎng):請問該款LLC控制器在低待機(jī)性能上有什么新技術(shù)?
唐華先生:首先是芯片的功耗我們把它降低了,芯片本身的功耗降低了。這個芯片本身的功耗是業(yè)界最低的,另外我們使用了burst模式,這個burst模式它的進(jìn)出門檻值是可調(diào)的,所以它能夠在準(zhǔn)確的負(fù)載下進(jìn)出burst。由于我們的動態(tài)響應(yīng)非常好,所以我們可以進(jìn)入到深度的burst,也就是它的睡眠時間(不工作的時間)可以很長,所以它的功耗也會很低。其實(shí)這是一個矛盾,動態(tài)響應(yīng)跟深入的burst。你越深度,可能動態(tài)響應(yīng)越差。但是由于我們的動態(tài)響應(yīng)非常地好,我們就可以讓它進(jìn)入到非常深度的burst。
電源網(wǎng):請問該LLC控制器在設(shè)置AC/DC電源時,它的輸入端是否包含低頻波紋或者是否有相關(guān)的抑制措施呢?
唐華先生:這個問題非常好。剛才我提到了這個芯片它的控制方式可以讓環(huán)路帶寬變得非常寬,環(huán)路帶寬寬,低頻的增益也會非常高,這樣的話就可以抑制低頻信號對輸出的干擾,比如說PFC的輸出電壓都會有100赫茲的正懸擾動波,這個正懸擾動波在很多LLC控制器方案當(dāng)中都會耦合到輸出端,但是這款芯片由于低頻增益非常高,就可以把低頻的干擾基本都能濾除掉,所以在輸出上基本看不到100赫茲的低頻。
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