源鉗位反激控制器（UCC28780）其在提高功率密度方面的優(yōu)勢

本文是德州儀器（Texas Instruments）發(fā)布的關(guān)于有源鉗位反激控制器（UCC28780）的應(yīng)用簡報，介紹了其在提高功率密度方面的優(yōu)勢，主要內(nèi)容包括：
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1. 應(yīng)用背景 ：在低功率 AC-DC 離線電源轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，不連續(xù)模式準(zhǔn)諧振反激（QRF）轉(zhuǎn)換器因元件數(shù)量少且能實(shí)現(xiàn)谷值開關(guān)以提高效率而被廣泛使用，但行業(yè)趨勢是在不增加發(fā)熱的情況下提高開關(guān)頻率以減小磁性元件尺寸和增加功率密度。
2. 被動鉗位功耗問題
   • 為保護(hù)反激轉(zhuǎn)換器中的主開關(guān)，需使用二極管鉗位或 RCD 鉗位，但它們會消耗功率并產(chǎn)生熱量，降低系統(tǒng)效率，且鉗位功率損耗隨開關(guān)頻率增加而增加。
   • 公式描述了被動鉗位功耗，其中是主開關(guān)關(guān)斷時鉗位電壓，是變壓器匝數(shù)比，是變壓器峰值初級電流，是開關(guān)頻率。
3. 有源鉗位優(yōu)勢
   • 有源鉗位由鉗位開關(guān)和鉗位電容組成，能回收泄漏電感能量，幾乎無損耗，適用于高頻設(shè)計（200kHz 及以上）。
   • 通過允許雙向鉗位電流，泄漏能量可在每個開關(guān)周期通過變壓器初級 - 次級匝數(shù)比返回輸出端。
4. 谷值開關(guān)功耗問題
   • QRF 轉(zhuǎn)換器的谷值開關(guān)操作比硬開關(guān) DCM 反激轉(zhuǎn)換器更高效，但仍有隨開關(guān)頻率和輸入電壓增加的開關(guān)損耗。
   • 公式描述了 QRF 開關(guān)節(jié)點(diǎn)的開關(guān)損耗，其中是開關(guān)節(jié)點(diǎn)電容。
5. 有源鉗位反激控制器（UCC28780）工作原理及優(yōu)勢
   • UCC28780 可利用的雙向電流和變壓器初級電流，不僅存儲和回收泄漏能量，還存儲部分初級勵磁電感能量，通過監(jiān)測開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)整導(dǎo)通時間，產(chǎn)生負(fù)初級電流實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)（ZVS），比 QRF 更高效。
   • 實(shí)現(xiàn) ZVS 可使電源在更高開關(guān)頻率（200kHz 或更高）下工作，減少磁性元件尺寸，提高功率密度，設(shè)計人員已實(shí)現(xiàn) 94% - 95% 的效率。

審核編輯 黃宇