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          LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何在更低負(fù)載下進(jìn)入打嗝模式

          作者: 時(shí)間:2023-12-21 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          在ACDC開關(guān)電源設(shè)計(jì)過程中,當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)高效率設(shè)計(jì)需求時(shí),工程師往往會(huì)考慮LLC諧振半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),因此在開關(guān)電源設(shè)計(jì)尤其是在大功率的開關(guān)電源設(shè)計(jì)過程中往往具有優(yōu)勢(shì)。目前市面上經(jīng)??梢钥吹降腘CP1399以及NCP13992系列就是安森美(onsemi)控制芯片家族的代表成員。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202312/454128.htm

          但是在設(shè)計(jì)過程中,工程師發(fā)現(xiàn)在輕載情況下LLC諧振電路工作狀態(tài)總是不容易穩(wěn)定。這是由于本身的特性決定的。因此LLC控制芯片往往會(huì)在輕載的時(shí)候讓電源進(jìn)入(SKIP狀態(tài))。什么時(shí)候進(jìn)入對(duì)于LLC諧振半橋設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較艱難的選擇,在負(fù)載較大的時(shí)候進(jìn)入,會(huì)導(dǎo)致變壓器噪聲等問題,在較小的負(fù)載進(jìn)入打嗝模式又可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定等問題。在一些設(shè)計(jì)場(chǎng)合,比如LED照明電源,相對(duì)于輸出電壓和電流的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō),工程師往往不太在意輕載效率和待機(jī)功耗等問題,因此希望能在盡量小的負(fù)載進(jìn)入打嗝模式甚至不進(jìn)入打嗝模式。

          目前市面上的LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電源大部分會(huì)在10%負(fù)載情況下進(jìn)入打嗝模式,那么有沒有更多的選擇,能在更低負(fù)載情況下進(jìn)入打嗝模式呢?NCL30159,安森美半導(dǎo)體LLC控制芯片家族的新成員,給出了新的選擇項(xiàng)。

          產(chǎn)品方案簡(jiǎn)介:

          1.     方案特點(diǎn):

          ·       使用onsemi臨界模式的電流型PFC控制器NCL2801,內(nèi)部集成谷底開通技術(shù),在具備優(yōu)良的THD和PF值性能基礎(chǔ)上,還擁有優(yōu)秀的效率表現(xiàn);

          ·       使用安森美的最新電流型LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)芯片NCL30159,在NCP1399和NCP13992的基礎(chǔ)上,增加了原邊恒流功能,并對(duì)輕載時(shí)候的打嗝工作模式進(jìn)行了優(yōu)化;

          ·       簡(jiǎn)易的外部線路,有利于簡(jiǎn)化PCB布板工作;

          ·       完善的保護(hù):OTP,OVP,OCP等;

           

          2.     方案簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)框圖:

                                                        image.png

          3.     應(yīng)用領(lǐng)域:

          ·       高PF值,低THD,高效率等應(yīng)用場(chǎng)合,比如LED照明行業(yè);

           

          方案應(yīng)用實(shí)例:

          1.     方案實(shí)物圖:

          image.png

          2.     典型應(yīng)用原理圖以及線路介紹:

          image.png

          ·       PFC部分使用onsemi的NCL2801產(chǎn)品,SOIC-8封裝,外圍線路簡(jiǎn)單。FB腳為輸出電壓采樣信號(hào)輸入端,作為反饋信號(hào)輸入端的同時(shí)還有輸出電壓OVP功能保護(hù)。MULT腳外置電阻分壓,采樣輸入AC電壓,用于判定輸入電壓范圍以及設(shè)置BO功能保護(hù)。在設(shè)計(jì)過程中,還需要注意CS腳外部電阻(R10)的取值:R10阻值固定為4檔,分別是150Ω,330Ω,620Ω以及1000Ω。R10的取值大小決定了負(fù)載大小變化時(shí),MOS管開關(guān)過程中的第一個(gè)固定跳變CTRL腳的電壓大小,R10取值越大,第一個(gè)谷底跳變時(shí)的負(fù)載就越大。我們推薦使用150Ω或者330Ω電阻,在擁有較好THD表現(xiàn)的同時(shí),也有較好的效率表現(xiàn)。

          ·       LLC部分使用安森美的最新LLC結(jié)構(gòu)控制芯片NCL0159,SOIC-16封裝。作為電流型控制的LLC控制器,擁有快速的反饋環(huán)反應(yīng)速度,具有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)。NCL30159內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)腳HV腳,可以耐受最大720V的啟動(dòng)電壓。PFCFB腳內(nèi)部?jī)?nèi)置1V電壓基準(zhǔn),檢測(cè)PFC部分電壓,用于設(shè)置LLC電路的啟動(dòng)電壓點(diǎn)。SKIP腳內(nèi)置20uA恒流源,外置對(duì)地電阻產(chǎn)生電壓與FB電壓比較,用于設(shè)置NCL30159進(jìn)入SKIP模式的負(fù)載點(diǎn)。LLCCS腳內(nèi)置2.72V(版本不同會(huì)有差異)基準(zhǔn),通過外部電容分壓(C15,C16以及R30)檢測(cè)諧振電容上電壓,用于實(shí)現(xiàn)原邊諧振腔電流大小檢測(cè)以及OCP保護(hù)。PFCMODE腳為電壓輸出端,當(dāng)VCC電壓高于Vcc_on之后,PFCMODE會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的電壓輸出(正常工作狀態(tài)時(shí)為12V左右)。該電壓可以用于給PFC部分控制器VCC腳供電。

          ·       反饋環(huán)路電路使用onsemi新發(fā)布的芯片產(chǎn)品NCL38046。該產(chǎn)品SO-8封裝,內(nèi)部集成CC/CV反饋功能,并且內(nèi)置PWM調(diào)光和模擬調(diào)光功能,極大簡(jiǎn)化了LED照明電源副邊反饋線路。

           

          3.     優(yōu)化打嗝工作模式,更低負(fù)載進(jìn)入打嗝模式:

          image.png

          4.     優(yōu)秀的調(diào)光精度和效率表現(xiàn):

          image.png 

          5.     優(yōu)秀的PF值和THD表現(xiàn):image.png 

          方案應(yīng)用總結(jié):

          作為在市場(chǎng)經(jīng)過驗(yàn)證的PFC和LLC控制器,NCL2801、NCP1399和NCP13992以其優(yōu)秀的表現(xiàn)贏得了非常多電源工程師的認(rèn)可和青睞。在此基礎(chǔ)上,NCL30159增加了原邊恒流功能,高壓?jiǎn)?dòng)腳耐壓提升到720V,并且優(yōu)化了輕載時(shí)候的打嗝工作模式,使得NCL30159在功能上更加完善,并且極大改善了輕載時(shí)候打嗝模式不易調(diào)試的痛點(diǎn)。

          (注:本文登于《EEPW》2024.1-2)



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