UCD3138A 和 UCD7138 助力電源80 Plus鈦金認(rèn)證

　　80plus鈦金的節(jié)能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，雖然難以代表電源品質(zhì)好壞的方方面面，但最起碼它已經(jīng)是電源產(chǎn)品迄今為止的一個(gè)相對綜合的品質(zhì)衡量指標(biāo)。它在一定程度上代表了電源的品質(zhì)與轉(zhuǎn)換效率、節(jié)能水平。而我們都知道，市場上能夠滿足80 PLUS鈦金牌認(rèn)證的解決方案屈指可數(shù)，需求卻又非常強(qiáng)烈，在這一背景下，TI應(yīng)對市場需求推出了業(yè)內(nèi)首款具有智能數(shù)字控制和獨(dú)一無二的體二極管感測功能的電源管理UCD3138A和UCD7138芯片組。

　　據(jù)悉，80PLUS認(rèn)證目前分為白牌、銅牌、銀牌、金牌、白金牌和目前最高端的鈦金牌，電源產(chǎn)品對于電源80PLUS認(rèn)證非?？粗亍ｂ伣鹋普J(rèn)證要求很高，它要求10%負(fù)載、20%負(fù)載、50%負(fù)載、100%滿載時(shí)，轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到90%、92%、94%和90%的高標(biāo)準(zhǔn)，鈦金牌的嚴(yán)苛要求對于電源制造商來說又是一個(gè)挑戰(zhàn)。UCD3138A數(shù)字控制器和 UCD7138低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器可優(yōu)化下一代AC/DC 電源中的次級(jí)側(cè)同步整流，極大的改善了系統(tǒng)效率，與其他數(shù)字電源解決方案相比，可將同步整流 MOSFET 電壓應(yīng)力銳減一半，能夠幫助電源廠商應(yīng)對鈦金牌認(rèn)證。

　　TI工業(yè)類隔離電源市場經(jīng)理吳萬邦先生表示，UCD7138 器件是一款具有體二極管導(dǎo)通感測和報(bào)告功能的 4A/6A 單通道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 （MOSFET） 驅(qū)動(dòng)器，這款高性能驅(qū)動(dòng)器可使TI的 UCD3138A 數(shù)字脈寬調(diào)制 （PWM） 控制器實(shí)現(xiàn)高級(jí)同步整流 （SR） 控制。這款器件包含高速柵極驅(qū)動(dòng)器、體二極管導(dǎo)通感測電路和導(dǎo)通延遲優(yōu)化電路。該器件非常適合需要優(yōu)化 SR 死區(qū)的高功率、高效率隔離式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用，廣泛適用于通訊電源、服務(wù)器電源、游戲機(jī)電源、PC電源以及及各種工業(yè)類電源。

　　TI工業(yè)類隔離電源市場經(jīng)理吳萬邦

　　我們知道，在效率已經(jīng)很高時(shí)，電源效率要想再往上提升哪怕0.1%，都需要投入大量的研發(fā)和器件成本。如何最大限度的為供電電源節(jié)省成本，又提升效率，是大家都在關(guān)注的。在沒有UCD3138A和UCD7138芯片組這個(gè)套片之前，可以使用貴一點(diǎn)的比較器或者買貴一點(diǎn)的變壓器，以及貴一定的MOS，這樣才能夠保證品質(zhì)，但是這就導(dǎo)致了成本的上升，故此我們可以發(fā)現(xiàn)市場通過80plus鈦金的節(jié)能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的電源不多。

　　上圖測試結(jié)果直觀地表明了UCD3138A與UCD7138組成的電源芯片組比UCD3138A控制器單獨(dú)使用在電路中會(huì)提升將近2%的效率。

　　UCD3138A和UCD7138芯片組在快速數(shù)字控制算法中采用體二極管電壓信息來動(dòng)態(tài)地優(yōu)化死區(qū)時(shí)間，并可以補(bǔ)償功率級(jí)組件變化，從而無需在批量生產(chǎn)中進(jìn)行校準(zhǔn)或篩選。在同步整流器內(nèi)對死區(qū)時(shí)間的精準(zhǔn)控制可最大限度地減少功率損失，同時(shí)降低MOSFET電源故障的風(fēng)險(xiǎn)。這能夠幫助服務(wù)器和電信設(shè)備供應(yīng)商加快80 PLUS 鈦金牌認(rèn)證電源的上市的時(shí)間，同時(shí)還能幫助信息技術(shù)服務(wù)提供商節(jié)省能源成本。

　　通過SR精確驅(qū)動(dòng)提高電源效率，相對通過Rdson檢測來決定開關(guān)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)器，具有更好的信噪比。能夠更精確偵測同步整流管的寄生二極管的導(dǎo)通，并通過調(diào)整SR 開關(guān)時(shí)間，使SR寄生二極管的導(dǎo)通時(shí)間最短，并避免原副邊的直通問題。

　　吳萬邦透露，為了讓轉(zhuǎn)換更有效率，轉(zhuǎn)換會(huì)選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以選硬開關(guān)全橋。但是LLC仍然是效率最高，在LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里面，UCD7138和UCD3138A 的關(guān)系就等于UCD3138A是控制LLC拓?fù)?，UCD7138會(huì)驅(qū)動(dòng)MOS管，也會(huì)和3138A通訊。UCD7138能夠檢測同步整流管體二極管的導(dǎo)通時(shí)間，并將其上報(bào)給UCD3138A；UCD3138A根據(jù)上一個(gè)開關(guān)周期的體二極管的導(dǎo)通時(shí)間，來調(diào)整同步整流管驅(qū)動(dòng)的開關(guān)時(shí)刻。

　　UCD3138A數(shù)字控制器則是一款先進(jìn)的IC，它包含可編程電源外設(shè)和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)部分。UCD3138A采用ARM7 MCU設(shè)計(jì)，它具有UART和PMBus通信功能。PMBus是電源設(shè)計(jì)常用的一種通信標(biāo)準(zhǔn)。添加通信標(biāo)準(zhǔn)可以在必要時(shí)查看電源是否有問題，比如希望報(bào)告溫度是多少。而UCD3138A數(shù)字控制器的不同之處，還在于它有可編程電源外設(shè)的硬件在里面。UCD3138A中的ARM平臺(tái)沒有做電源控制，最主要的原因則是基于速度的考慮?？蔀榉?wù)器、電信整流器以及大功率的DC-DC模塊中包括LLC在內(nèi)的所有電源拓?fù)涮峁╇娫疵芏群透呖煽啃浴?/p>

　　UCD3138A 和 UCD7138 的主要特性與優(yōu)勢：

　　智能二極管電壓感測優(yōu)化了死區(qū)時(shí)間：通過更精確偵測同步整流管的寄生二極管的導(dǎo)通能夠提高效率和可靠性，同時(shí)消除傳統(tǒng) MOSFET VDS ON 感測器件的信噪比難題。

　　高峰值電流支持寬負(fù)載范圍：在使用多個(gè)并聯(lián)FET的情況下，UCD7138 的不對稱、軌至軌 4 A 供電電流和 6 A峰值吸收電流驅(qū)動(dòng)可支持從幾百瓦到一千瓦的負(fù)載范圍。

　　緊湊型解決方案可實(shí)現(xiàn)快速、高效的開關(guān)切換：單個(gè) 3 mm x 3 mm 的四方扁平無引線 （QFN） 封裝縮減了板級(jí)空間，并且降低了當(dāng)布設(shè)在同步整流器 MOSFET 的旁邊時(shí)所產(chǎn)生的寄生電感。

　　在高達(dá) 2 MHz 頻率下實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)作：UCD3138A 中的硬件外設(shè)以及UCD7138中的14 ns 傳播延遲、快速上升/下降時(shí)間和最小化容差可實(shí)現(xiàn)極高的頻率。