在 USB Type-C ACDC 應(yīng)用中使用偏置控制器

USB Type-C 標(biāo)準(zhǔn)允許使用標(biāo)準(zhǔn)電纜實(shí)現(xiàn) 5V 至 20V 范圍內(nèi)的可調(diào)輸出電壓和高達(dá) 3A 的負(fù)載電流。由于功率水平高達(dá) 60W，反激式仍然是拓?fù)涞牟诲e選擇。然而，為初級側(cè)控制器提供偏置電源可能會帶來一些挑戰(zhàn)。

反激變壓器上的輔助繞組通常為隔離邊界初級側(cè)的控制器供電。該繞組產(chǎn)生的電壓與輸出電壓成正比。在輸出電壓范圍為 4 比 1 的情況下，偏置電壓也會以 4 比 1 的倍數(shù)變化。實(shí)際上，考慮到由于振鈴導(dǎo)致的偏置電容器的峰值充電，實(shí)際范圍更寬。

我們必須設(shè)置從輸出繞組到輔助繞組的匝數(shù)比，以便偏置電壓足夠高，以便在輸出僅為 5V 時有效驅(qū)動初級 MOSFET。對于提供大約 12V 的驅(qū)動，1 比 2.5(輸出與輔助)的比率可能是一個不錯的選擇。但是，這意味著當(dāng)輸出電壓為 20V 時，輔助電壓將超過 50V。顯然，我們必須采取措施保護(hù)控制器免受過壓損壞。

添加一個簡單的鉗位電路(如圖 1 所示)提供了一個很好的解決方案。晶體管 (Q1) 必須具有相當(dāng)高的增益，以確保在輸出為 5V 時偏置電壓不會下降。鉗位電壓由齊納值 (D10) 設(shè)置?；鶚O電阻 (R27) 必須設(shè)置得足夠低，以便在輸出為 5V 時提供必要的基極電流，但不能太低?；鶚O電阻值過低會導(dǎo)致不必要的損失。

圖 1：需要一個鉗位電路來限制偏置軌上的電壓

乍一看，這種鉗位電路似乎會顯著增加待機(jī)(空載)功率損耗。但是，在拔下 USB Type-C 電纜的空載情況下，輸出電壓默認(rèn)為 5V。當(dāng)輸出為 5V 時，鉗位電路幾乎不會增加額外的功率損耗。即使有了這個額外的鉗位，將待機(jī)損耗保持在 50mW 以下也相當(dāng)簡單。

UCC28740隔離反激式電源控制器使用光耦合器提供恒定電壓(CV)，以改善對大負(fù)載階躍的瞬態(tài)響應(yīng)。恒流(CC)調(diào)節(jié)是通過一次側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。該設(shè)備處理來自光耦合反饋和輔助反激繞組的信息，以實(shí)現(xiàn)對輸出電壓和電流的精確高性能控制。

內(nèi)部700-V啟動開關(guān)、動態(tài)控制的工作狀態(tài)和定制的調(diào)制配置文件支持超低待機(jī)功率，而不犧牲啟動時間或輸出瞬態(tài)響應(yīng)。

UCC28740中的控制算法允許運(yùn)行效率達(dá)到或超過適用標(biāo)準(zhǔn)。驅(qū)動輸出與MOSFET電源開關(guān)連接。具有谷值開關(guān)的不連續(xù)傳導(dǎo)模式(DCM)降低了開關(guān)損耗。開關(guān)頻率和一次電流峰值振幅(FM和AM)的調(diào)制在整個負(fù)載和線路范圍內(nèi)保持了較高的轉(zhuǎn)換效率。

控制器的最大開關(guān)頻率為100 kHz，并始終保持對變壓器峰值一次電流的控制。保護(hù)功能可控制主要和次要部件的應(yīng)力。170 Hz的最小開關(guān)頻率有助于實(shí)現(xiàn)小于10 mW的空載功率。

● 特征：

■ 空載功率小于10 mW

■ CV采用光耦合反饋，CC采用一次側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)

■ 在線路和負(fù)載上實(shí)現(xiàn)±1%的電壓調(diào)節(jié)和±5%的電流調(diào)節(jié)

■ 700伏啟動開關(guān)

■ 100 kHz最大開關(guān)頻率可實(shí)現(xiàn)高功率密度充電器設(shè)計(jì)

■ 諧振環(huán)谷開關(guān)操作，整體效率最高

■ 頻率抖動以緩解EMI合規(guī)性

■ MOSFET的箝位柵驅(qū)動輸出

■ 過壓、低壓線路和過電流保護(hù)功能

■ SOIC-7封裝

■ 使用UCC28740和WEBENCH®Power Designer創(chuàng)建自定義設(shè)計(jì)