有源鉗位反激(ACF)變換器控制方案(3)

這期內(nèi)容同樣是關(guān)于現(xiàn)有的ACF控制器SZ1131中的控制方案。該控制器出自Silanna 半導(dǎo)體公司。不過(guò)，與前面兩種控制器中實(shí)現(xiàn)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(jié)合，實(shí)現(xiàn)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(nèi)部架構(gòu)

圖1所示為SZ1131的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)。該控制器將反激控制器、有源鉗位功率管、有源鉗位驅(qū)動(dòng)、和高壓啟動(dòng)電路模塊集成在一個(gè)芯片上，使系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中省去了鉗位管和鉗位電路的元件和電路安排，從而實(shí)現(xiàn)更小的體積和更高的功率密度。從公司官網(wǎng)了解到，該控制芯片可以滿足100W的ACF樣機(jī)設(shè)計(jì)。此外，該控制芯片也集成了過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)功率、過(guò)溫等保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全工作。該芯片的內(nèi)部框圖如圖2所示。

圖2 SZ1131內(nèi)部框圖

雖然該控制芯片表面上采用反激控制器實(shí)現(xiàn)ACF的控制功能，但在實(shí)際控制過(guò)程中也考慮到ACF的所需的ZVS調(diào)節(jié)。根據(jù)芯片手冊(cè)，該控制芯片將全負(fù)載范圍內(nèi)的ACF的工作狀態(tài)分為自適應(yīng)的逐周期ZVS模式、輕載Burst模式、準(zhǔn)諧振QR模式，自動(dòng)調(diào)節(jié)的谷底導(dǎo)通VMS模式和低功耗模式。上述的幾種工作狀態(tài)在芯片手冊(cè)中并沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明，下面的內(nèi)容僅為我個(gè)人的一些猜想。

1）自適應(yīng)ZVS模式：通過(guò)檢測(cè)橋臂中點(diǎn)電壓，判斷ZVS的實(shí)現(xiàn)狀態(tài)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)鉗位管導(dǎo)通時(shí)間實(shí)現(xiàn)逐周期ZVS。在該模式中，通過(guò)峰值電流模控制實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。

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(shí)現(xiàn)Burst模式，也包含小的開關(guān)周期用于實(shí)現(xiàn)功率管周期性開關(guān)動(dòng)作。ON-OFF周期的占空比通過(guò)判斷峰值電流控制信號(hào)的大小調(diào)節(jié)，開關(guān)周期內(nèi)的控制邏輯和大負(fù)載下的自適應(yīng)ZVS模式應(yīng)該類似。

3）準(zhǔn)諧振QR模式：該模式下可能使鉗位管關(guān)閉，使系統(tǒng)工作在準(zhǔn)諧振反激模式，實(shí)現(xiàn)低負(fù)載下較高的效率工作。根據(jù)內(nèi)部框圖可知，該模式通過(guò)檢測(cè)輔助繞組電壓實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作。

4）自動(dòng)調(diào)節(jié)的谷底導(dǎo)通模式：該模式下系統(tǒng)可能工作在DCM反激模式，通過(guò)調(diào)節(jié)谷底導(dǎo)通的位置，從而實(shí)現(xiàn)較高的工作效率。

具體的內(nèi)部控制策略可能有所不同。采用該控制所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)樣機(jī)如圖3所示。該樣機(jī)實(shí)現(xiàn)65W的功率輸出，功率密度達(dá)到30W/in3，效率可以達(dá)到94.5%。圖4所示為該樣機(jī)的工作波形，從波形中可以推測(cè)ACF正處于谷底導(dǎo)通模式或QR工作模式下。關(guān)于ACF系統(tǒng)樣機(jī)將在下一期對(duì)比分析。

圖3SZ1131 demo樣機(jī)

圖4 SZ1131樣機(jī)工作波形