用于準(zhǔn)諧振反激式變換器的新型數(shù)字系統(tǒng)解決方案(08-100)

　　簡介

　　與模擬電源管理IC相比，數(shù)字IC可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)更靈活、集成度更高且允許更大生產(chǎn)公差的系統(tǒng)解決方案。本文將介紹可提高系統(tǒng)性能的用于準(zhǔn)諧振反激式控制器的數(shù)字電路。

　　在能源問題受到越來越廣泛關(guān)注的今天，大部分電源標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了滿載時(shí)的效率，而且還規(guī)定了整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的平均效率。例如，能源之星2.0(Energy Star 2.0)規(guī)定的平均效率為87%。數(shù)字降頻方法可以更方便地提高平均效率。另外，數(shù)字電路可以更精確地模擬非線性的最大輸入功率極限曲線。英飛凌新型ICE2QS02G控制器將這些數(shù)字特性與其他必要功能融合在一起，為客戶提供卓越的系統(tǒng)解決方案。

　　ICE2QS02G的數(shù)字特性

　　數(shù)字降頻帶來負(fù)載降低

　　由于其開關(guān)損耗比固定頻率的反激式變換器低且EMI性能更好，準(zhǔn)諧振反激式變換器得到了廣泛的應(yīng)用。準(zhǔn)諧振反激式變換器面臨的挑戰(zhàn)之一是其開關(guān)頻率隨輸出功率的下降而上升。這抵消了通過準(zhǔn)諧振方式工作而帶來的效率提升，特別是在中等負(fù)載或低負(fù)載條件下。為了解決這一問題，英飛凌的準(zhǔn)諧振PWM控制器IC ICE2QS02G采用了數(shù)字降頻策略。

　　ICE2QS02G同時(shí)采用數(shù)字信號(hào)處理電路和模擬信號(hào)處理電路。數(shù)字信號(hào)處理電路包括一個(gè)加/減計(jì)數(shù)器、一個(gè)過零信號(hào)計(jì)數(shù)器(ZC-計(jì)數(shù)器)和一個(gè)數(shù)字比較器;模擬電路包括一個(gè)電流測(cè)量單元和一個(gè)比較器。導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間點(diǎn)分別由數(shù)字電路和模擬電路決定。

　　加/減計(jì)數(shù)器儲(chǔ)存變壓器退磁后主電源開關(guān)接通之前應(yīng)忽略的過零信號(hào)數(shù)，該存儲(chǔ)數(shù)由反饋電壓VFB確定。VFB中包含了輸出功率的信息。因此，加/減計(jì)數(shù)器中的存儲(chǔ)數(shù)隨VFB的數(shù)值而改變，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸出功率的變化來調(diào)整功率MOSFET的關(guān)斷時(shí)間。

　　加/減計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)數(shù)的變化與反饋電壓之間的關(guān)系如表1所示。在每個(gè)48 毫秒的時(shí)鐘周期內(nèi)，內(nèi)部電路將反饋電壓VFB分別與VRL、VRH和VRM這三個(gè)閥值電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，加/減計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)相應(yīng)增加、保持不變或減少。對(duì)于ICE2QS02G，過零信號(hào)的數(shù)量被限制在7個(gè)以內(nèi)，因此加/減計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)也在1和7之間變動(dòng)，而對(duì)于任何超出這一范圍的計(jì)數(shù)則不予理會(huì)。當(dāng)VFB超過VRM電壓時(shí)，加/減計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)被初始化為1，以使系統(tǒng)能對(duì)負(fù)載的突然增加迅速做出反應(yīng)。在啟動(dòng)時(shí)，加/減計(jì)數(shù)器也被初始化為1，以確保滿載啟動(dòng)時(shí)的效率最高。

　　表 1 加/減計(jì)數(shù)器的操作

　　ZC計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)MOSFET被關(guān)斷后的過零信號(hào)數(shù)。VZC的降壓斜坡每與100毫伏的閥值交叉一次，一個(gè)過零信號(hào)就被檢測(cè)到，ZC計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)相應(yīng)增加1。一旦ZC計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)與加/減計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)數(shù)相等，MOSFET就導(dǎo)通。