這期內容同樣是關于現有的ACF控制器SZ1131中的控制方案。該控制器出自Silanna 半導體公司。不過,與前面兩種控制器中實現的ACF專用控制策略不同的是,該控制器將ACF所需要的鉗位管和反激控制器結合,實現ACF的功能控制。因此,該控制器使ACF適配器具有更小的封裝體積和更高的功率密度輸出。
圖1 SZ1131內部架構
圖1所示為SZ1131的應用電路結構。該控制器將反激控制器、有源鉗位功率管、有源鉗位驅動、和高壓啟動電路模塊集成在一個芯片上,使系統電路設計中省去了鉗位管和鉗位電路的元件和電路安排,從而實現更小的體積和更高的功率密度。從公司官網了解到,該控制芯片可以滿足100W的ACF樣機設計。此外,該控制芯片也集成了過壓、過流、過功率、過溫等保護功能,實現系統的安全工作。該芯片的內部框圖如圖2所示。
圖2 SZ1131內部框圖
雖然該控制芯片表面上采用反激控制器實現ACF的控制功能,但在實際控制過程中也考慮到ACF的所需的ZVS調節。根據芯片手冊,該控制芯片將全負載范圍內的ACF的工作狀態分為自適應的逐周期ZVS模式、輕載Burst模式、準諧振QR模式,自動調節的谷底導通VMS模式和低功耗模式。上述的幾種工作狀態在芯片手冊中并沒有詳細說明,下面的內容僅為我個人的一些猜想。
1)自適應ZVS模式:通過檢測橋臂中點電壓,判斷ZVS的實現狀態,然后通過調節鉗位管導通時間實現逐周期ZVS。在該模式中,通過峰值電流模控制實現輸出電壓的調節。
2)輕載Burst模式:該工作模式類似于UCC28780中的Burst模式。在該模式中既含有大的ON-OFF周期用于實現Burst模式,也包含小的開關周期用于實現功率管周期性開關動作。ON-OFF周期的占空比通過判斷峰值電流控制信號的大小調節,開關周期內的控制邏輯和大負載下的自適應ZVS模式應該類似。
3)準諧振QR模式:該模式下可能使鉗位管關閉,使系統工作在準諧振反激模式,實現低負載下較高的效率工作。根據內部框圖可知,該模式通過檢測輔助繞組電壓實現控制動作。
4)自動調節的谷底導通模式:該模式下系統可能工作在DCM反激模式,通過調節谷底導通的位置,從而實現較高的工作效率。
具體的內部控制策略可能有所不同。采用該控制所實現的系統樣機如圖3所示。該樣機實現65W的功率輸出,功率密度達到30W/in3,效率可以達到94.5%。圖4所示為該樣機的工作波形,從波形中可以推測ACF正處于谷底導通模式或QR工作模式下。關于ACF系統樣機將在下一期對比分析。
圖3SZ1131 demo樣機
圖4 SZ1131樣機工作波形
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