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TI再创新技术!业界最低待机功耗LLC谐振电源控制器问世

2017-10-27 01:55 来源:电源网原创 编辑:邢

电源网讯 2017年10月24日上午,德州仪器(Texas Instruments,NASDAQ:TXN)(以下简称TI)在北京皇冠假日酒店召开“德州仪器实现低待机功耗的新突破”说明会,发布TI新一代高效LLC谐振控制器UCC256301。TI大功率电源控制器产品线应用经理唐华先生(Frank, Tang)针对新型LLC谐振控制器在会上进行说明,并为最新的电源管理技术进行详细介绍,探讨其技术及相关市场应用。

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随着科学技术的不断发展,电子设备变得更快、更薄,功能更强大,这对于嵌入在电子设备中的电源系统的要求也越来越高,市场迫切需要低耗能、对电网影响小的高性能设备以实现绿色电网的需求。唐华先生表示:“全球的耗电量每年都在增加,待机的设备消耗的电量相当于50个大型电厂的年发电总量,降低待机功耗迫在眉睫。”TI根据市场需求设计定义的最新一代LLC谐振控制器 UCC256301,能实现业界最低的待机功耗以及更长的系统寿命,而且使用此芯片的电源系统可得到优异的空载效率。同时此芯片还拥有高集成度,使电源系统的设计变得非常简洁。

UCC256301 芯片的优异性能

我们都知道,传统的LLC控制器都是使用直接频率的控制方式,在输出功率比较大时,开关频率比较低;在输出功率比较小时,开关频率会非常高。为了解决轻载时很难得到好的效率值的问题,TI新推出的LLC谐振控制器UCC256301使用了突发模式(Burst Mode)。

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唐华先生向我们详细介绍了UCC256301的工作原理:当工作在突发模式下,如果变换器输出的功率小,那当环路的输出低到设置的关断阈值时,输出电压会自动下降,环路的输出电压将自动上升。当环路的输出值超过开通阈值时,变换器将正常工作,输出电压又将上升。由于开通阈值远远高于关断阈值,所以变换器在轻载时,会有较长时间处在不工作的情况下,也就是没有功耗的状态,这样就得到了一个好的待机功耗值,进而达到轻载时好的效率值。

正是因为这样的工作原理,UCC256301具有三大显著优势:

1、在稳压状态下仍可实现低于40 mW的待机功耗(业界最低);2、使用UCC256301的方案可使瞬态响应速度更快,达到10倍提速;3、同时在10%的负载情况下,可实现90%的轻载效率。


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作为新型高性能LLC控制器系列中的首款产品,UCC256301的性能远优于行业效率标准要求,可轻松实现欧盟CoC Tier2节能指令和美国能源部(DoE)Level VI 能效标准。集成的丰富的故障保护功能,也可以自动规避LLC非常容易出现的零电流开关的问题,保护了MOS管,延长了电源系统的使用寿命。同时TI运用新研发的“混合滞回控制”专利,使瞬态响应速度提高10倍,从而减少20%的输出电容。工程师可通过UCC256301集成的X-电容放电和高压启动功能轻松设计系统。TI负责高压电源业务的副总裁Steve Lambouses表示:“UCC256301的设计能够满足未来的电源需求,突破性的待机功耗和效率可同时简化设计且降低系统成本。”

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提供高性价比的系统解决方案

LLC谐振电源控制器UCC256301适用范围非常宽泛,可帮助各类AC/DC应用满足严格的能效标准,包括数字电视、游戏适配器、台式电脑和笔记本电脑适配器、电动工具、电池充电器、家用电器以及其他行业使用的电源设备。

一般来说,功率为100W以下的驱动电源中,会选择双电感单电容(LLC电源控制器)组合电源方案;在150W以上,使用单端反激式DC-DC变换器(Flyback变换器)是最佳解决方案。为了使笔记本电脑便于携带,现在越来越多的笔记本电脑厂商选择用LLC电源控制器,以达到设备更快、更薄、更强大的目标。唐华先生表示:“在未来,LLC电源控制器的应用将越来越普遍。”

唐华先生也透露说,TI即将推出全系统新一代的电源解决方案。除UCC256301外,LLC控制器的新产品系列包括可轻松与外部偏压配合工作的UCC256303和支持宽输入范围的UCC256304等。TI将不断扩展端到端高压功率变换器解决方案,帮助设计人员以更低的功耗实现更多的功能。

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谈及为何TI能不断地推出新的系统解决方案时,唐华先生笑着说:“在我看来,TI能创造出4万多项专利是TI本身鼓励创新的结果。无论是管理线,还是技术线上的员工都有创新的机会。TI的定位是一家行业领先的技术方案公司,每年的研发投入很高。并且为了跟进市场的发展,必须不断推出更好的方案满足市场新出现的需求。”


发布会问答环节:

在媒体提问环节,针对电源网的提问,TI大功率电源控制器产品线应用经理唐华先生做了详细回答。

电源网:您好,请问该LLC控制器响应时间大约能多快,一个周期能响应过来吗?

唐华先生:能说得具体一点吗,是什么响应周期?

电源网:控制器整体的响应周期。

唐华先生:控制器频率的调整是每个开关周期都在调整的,所以说你的问题答案是肯定的。每个周期都会调整频率,但是如果是输出负载有比较大变化的时候,把输出电压从下跌调整到不下跌的过程,可能应该在5到6个开关周期能够完成一次大动态的调整。

电源网:请问该款LLC控制器在低待机性能上有什么新技术?

唐华先生:首先是芯片的功耗我们把它降低了,芯片本身的功耗降低了。这个芯片本身的功耗是业界最低的,另外我们使用了burst模式,这个burst模式它的进出门槛值是可调的,所以它能够在准确的负载下进出burst。由于我们的动态响应非常好,所以我们可以进入到深度的burst,也就是它的睡眠时间(不工作的时间)可以很长,所以它的功耗也会很低。其实这是一个矛盾,动态响应跟深入的burst。你越深度,可能动态响应越差。但是由于我们的动态响应非常地好,我们就可以让它进入到非常深度的burst。

电源网:请问该LLC控制器在设置AC/DC电源时,它的输入端是否包含低频波纹或者是否有相关的抑制措施呢?

唐华先生:这个问题非常好。刚才我提到了这个芯片它的控制方式可以让环路带宽变得非常宽,环路带宽宽,低频的增益也会非常高,这样的话就可以抑制低频信号对输出的干扰,比如说PFC的输出电压都会有100赫兹的正悬扰动波,这个正悬扰动波在很多LLC控制器方案当中都会耦合到输出端,但是这款芯片由于低频增益非常高,就可以把低频的干扰基本都能滤除掉,所以在输出上基本看不到100赫兹的低频。

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