对于电源各种各样的性能要求每年在不断加强,这给电源设计师添加了更多的挑战,例如,欧洲CoC标准Tier2将于2016年1月实施,但大部分电源至今尚不能满足其空载功耗要求(见表1)。特别是对于PC电源市场,越来越多的终端客户都要求电源供应商提高效率和功率因数,以满足黄金、铂金甚至钛金的效率标准(见表2)。
表1:外置电源能量效率实施标准
表2:对于PC电源80plus的效率要求
除了能量效率,终端客户通常也会要求其他的特性,如高功率因数,快速的瞬态响应,多级保护功能等。而其中一些特征如果采用模拟电路是难以实现的。为了满足客户要求,电源供应商使用数字控制来提高性能,获得 快速的采样和更好的控制回路设计等优势。然而,在AC-DC领域的客户可能总是需要使用额外的DSP(数字信号处理器)或MCU(单片机)来实现数字化控制,而且常常需要雇用嵌入式开发的程序员,这都增加了开发和生产成本。数字控制常常被认为是“高端且成本高昂”,所以一般只在某些高端电源如服务器,电动跑车充电等应用中使用。
综上所述,电源设计人员面临的一些挑战是:
1.从设计到生产各阶段终端客户多变的需求;
2.从空载到满载的高效率、高功率因数;
3.昂贵且难以实现的数字控制。
为了改善这种情况,一种解决办法是使用一个足够小、速度以及内存正好满足需求的数字核用于AC-DC控制,并使用图形用户界面(GUI)来配置所有主要功能(见图2)。其优势如下:
1,灵活的设计,即使处于生产阶段中,许多主要功能都可以被重新配置,不会延迟交付,BOM几乎不需要改动;
2.超乎所有模拟IC的高效率、高功率因数、快速的响应速度;
3.与模拟控制器相似的成本;
4.去除某些外部组件,如各种设定时间/频率的RC,节约BOM成本;
5.内置由IC供应商提供的程序,客户可自定义各种不同的配置而不需编程。原厂对所有客户不论规模大小,都会根据不同程序配置,定位一个或多个特殊的料号。
我们设计了一种使用这种数字芯片的PFC+LLC组合控制器,该芯片的性能符合高端PC电源市场 ,例如EnergyUsingProduct(EuP)指令Lot6和CodeofConduct第五版Tier2。这是通过在无负载情况下提供小于150mW的输入功率和在250mW载荷下提供小于500mW的输入功率条件下实现的。为了满足80Plus钛金准则,在20?100%负荷和VIN=230VIN的情况下,功率因数也必须高于0.95(见图3和图4)。
图1数字PFC+LLC组合设计示意图
图2数字PFC的主要图形用户界面
图3与80Plus铂金准则相比,240WEVB的效率
图4采用获得 的PFC补偿法,轻载下功率因数的改善
组合控制器的PFC部分的主要特点和优点包括:
·已获得 的CCM/DCM数字平均电流控制模式,以提升整体效率和 化系统尺寸;
·已获得 的可配置输入电容补偿,以提高低负载和高输入电压情况下的功率因数;
·在连续导电模式下频率抖动技术,改善EMI;
·已获得 的智能X电容放电器,以提升效率。
组合控制器的LLC部分的主要特点和优点包括:
·600V驱动器:集成自举二极管和高dV/dt抗扰性;
·50%的占空比下,可变频率谐振控制器;
·自适应死区时间可提供 效率;
·自动容性保护。
组合控制器作为整体系统的主要特点和优点包括:
·高压电流源启动(HR1200)或外部电源启动(HR1201);
·Po=0W时,PIN
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