上期講解的是TI的UCC28780中的ACF控制策略,這次是ONsem的NCP1568中的ACF控制策略。同樣是一款ACF控制器,內部控制策略與UCC28780有很多相似之處,比如,峰值電流模控制,變頻控制等。不同的是,該控制策略根據負載的不同,將系統的工作狀態分為:主功率管和鉗位管同時工作的ACF模式,只有主功率管工作的DCM模式,主功率管ON-OFF工作的Skip模式,具體的描如下。
1)ACF模式:當處于中載或重載時,工作在ACF模式。此模式下,采用峰值電流模控制主功率管的導通時間。在不同輸入和負載工況下,根據預先設定的負電流值,確定開關頻率的初值。在每個周期檢測ZVS的實現狀態,然后通過調節開關頻率的大小回調負電流值,實現主功率的ZVS。在該模式下,開關頻率隨著負載的降低而增加。
圖1 ZVS調節過程
在ACF模式中,開關頻率的最小值通過外部的電阻調節,可參考圖2。
圖2 開關頻率隨外部電阻的變化曲線
此外,為了確保每個周期有足夠的時間能驅動高側脈沖,設定鉗位管的最小導通時間為400ns。芯片內部針對主功率管也設定了最大的工作占空比,此占空比隨著頻率的增加而減小。
圖3 主功率管最大占空比隨頻率的變化曲線
在DCM轉換到ACF過程中,采用前沿調制的控制方式,將儲存在鉗位電容的能量緩慢釋放到輸出側,從而實現高側管的軟啟動開啟。在此過程中,橋臂中點電壓和副邊側電流會在一個周期內出現多個振蕩波峰,如圖4所示。從ACF模式到DCM模式的轉變同樣采用類似的方式,如圖5所示。
圖4 DCM到ACF模式切換中高側管軟開啟過程
圖5 ACF到DCM模式切換中高側管軟關斷過程
2)DCM模式:當負載降低時,變化器將從ACF轉變為DCM模式。在DCM模式下,為了保證較高的效率,只有主功率管正常導通,鉗位管處于關閉狀態。DCM的工作頻率由ACF模式的最大頻率,FB反饋電壓有關。在ACF模式和DCM轉換該過程中,有頻率折返的變化方式可供選擇。DCM的工作頻率也與所選擇的方式有關,見下表。
隨著負載的降低,DCM模式的工作頻率隨著降低(和ACF模式不同)。為了避免可聞噪聲的出現,DCM的最小工作頻率設定在25kHz。此時,反饋電壓信號Vfb為400mv。Skip模式和DCM模式之間的頻率調節采用滯環控制邏輯。
3)Skip模式:當負載繼續降低,開關頻率低于25kHz,變換器將進入Skip模式(類似于ON-OFF模式)。為了避免噪音,Skip電路通過ON-OFF周期限制在800hz,從而防止Skip模式期間的突發頻率進入可聽范圍。
圖6 Skip過程
根據上述的工作模式,該控制策略下的ACF的工作頻率隨負載的變化曲線如圖7所示。
圖7 頻率變化曲線
和UCC28780中控制策略一直將變換器工作于ACF模式不同,此控制策略只有在負載較重時工作于ACF變換器狀態。兩者的幾點比較如下:
(1) NCP1568使ACF工作與DCM反激模式,消除了鉗位管的導通損耗;
(2)雖然都無法保證逐周期的ZVS,但UCC28780死區控制過程要比NCP1568更加詳細,死區損耗要更小一些;
(3)兩者的頻率變化范圍都比較寬,但NCP1568要比UCC28780更寬,不利于變壓器的設計;
(4)兩者都采用帶有斜坡補償的峰值電流模控制ACF模式下的工作,不同的是NCP1568中采用II型誤差補償器,而UCC28780中采用III型誤差補償器;
(5)NCP1568中DCM和ACF模式切換過程中,副邊電流會出現雙波情況及電流突變,橋臂中點電壓會出現大幅度振蕩,這對EMC的設計不太友好。
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