我們都一遍又一遍地聽說智能電源將為電源行業(yè)帶來的偉大事物。它在很多方面都達到或超出了我們的預期;然而，在其他方面它也讓我們失望了。我不禁認為，其中一些原因是因為很容易因為它是不同的或新的技術(shù)而迷戀它。我們忽略了一個事實，即它并沒有做一些真正偉大的事情。換句話說，我們中的一些人可能會覺得智能力量很棒，但我們不確定我們將如何處理它來展示它的強大。
我想介紹一種由數(shù)字電源智能支持的新技術(shù)。我想你會發(fā)現(xiàn)它既很棒又非常有用。本質(zhì)上，這是一種新的同步整流方案，可提高 LLC 轉(zhuǎn)換器的效率、穩(wěn)健性和設(shè)計簡易性。
現(xiàn)在堅持住。在你的眼睛轉(zhuǎn)回你的頭并打瞌睡之前，請繼續(xù)傾聽?？岬囊蛩貋砹?。我保證!
為了了解這項技術(shù)，讓我們回顧一下與為 LLC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健的同步整流解決方案相關(guān)的一些挑戰(zhàn)。在最簡單的層面上，同步整流需要 MOSFET 模擬二極管的行為。簡而言之，當電流要從陽極流向陰極時，MOSFET 就會開啟。一旦它開始從陰極流向陽極，MOSFET 就會關(guān)閉。
很簡單，對吧?但魔鬼在細節(jié)中。
例如，如果 MOSFET 過早關(guān)斷，則產(chǎn)生的電流會流過 MOSFET 體二極管。如果這種情況發(fā)生太多，效率就會受到影響，我們都知道我們需要盡可能高的效率。(如果對此有任何疑問，請詢問環(huán)保局。如果 MOSFET 開啟時間過長，不僅效率會下降，而且由此產(chǎn)生的電流實際上會破壞 MOSFET。所以訣竅是確定最佳時間關(guān)閉 MOSFET，以使體二極管的導通時間不會超過必要的時間——但仍要確保 MOSFET 不會承受過高的電壓。
圖 1說明了該問題的解決方案。除了打開和關(guān)閉 MOSFET 之外，驅(qū)動器還逐個周期地向控制器發(fā)送數(shù)字信息。該消息準確地告訴控制器 SR1 和 SR2 的體二極管導通時間?？刂破魇褂么诵畔碛嬎阈碌拿}沖寬度，該脈沖寬度將增加或減少體二極管的導通時間。這類似于讓工程師監(jiān)控施加到 MOSFET 的每個脈沖，以查看它使用的脈沖寬度是否太長或太短。
圖 1：UCD3138A 和 UCD7138 LLC 同步整流器解決方案
UCD3138系列是一款德州儀器(TI)數(shù)字電源控制器，此控制器在一個單芯片解決方案內(nèi)提供高集成度和出色性能。相對于德州儀器(TI)的UCD3138x數(shù)字電源控制器，UCD3138x中的UCD3138A64可提供64kB程序閃存存儲器(UCD3138128可提供128KB程序閃存存儲器)，以及SPI和另一個I2C端口等其他通信選件。利用多個32kB組內(nèi)的程序閃存存儲器，設(shè)計人員能夠在器件中實施固件的雙鏡像(例如，一個主鏡像+一個備用鏡像)，并能夠選擇使用適當算法從任一組中執(zhí)行。它還為處理器創(chuàng)造了獨一無二的機會來載入一個新程序并隨后執(zhí)行該程序，而不會中斷電力輸送。該特性使得最終用戶能夠現(xiàn)場為電源添加新 特性， 同時消除了載入新程序所需的任何停機時間。
現(xiàn)在，如果這還不夠酷，控制器不僅僅使用這些信息來優(yōu)化效率;它還使用它來提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性。高效同步整流要求體二極管導通時間盡可能短。請記住，時間太短可能很危險。因此，數(shù)字控制器就像一個看門狗，不斷地尋找任何導致體二極管導通時間過短的柵極驅(qū)動脈沖。如果它看到其中一個事件，它會在下一個周期立即糾正它。
我們已經(jīng)看到這項技術(shù)帶來的各種效率改進。圖 2 顯示了一個示例，其中平均效率提高了 0.6% 以上。
圖 2：UCD3138A 和 UCD7138 效率提升
我曾承諾向您展示這項技術(shù)有多酷。還記得那句話，“一張照片抵得上一千個字嗎?” 請看圖 3，了解這項技術(shù)的性能提升有多么顯著。圖 3A 和 3B 顯示了該技術(shù)如何保護系統(tǒng)免受過長的柵極驅(qū)動脈沖的影響。請注意左圖中MOSFET V DS上的巨大電壓尖峰。當優(yōu)化技術(shù)開啟時，柵極驅(qū)動脈沖會縮短，結(jié)果類似于您在教科書中看到的效果。
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