标题:
基于安森美半导体的NCP1399设计大屏电视等大功率应用的高能效电源
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作者:
ebacomms
时间:
2015-10-14 14:51
标题:
基于安森美半导体的NCP1399设计大屏电视等大功率应用的高能效电源
安森美半导体的
NCP1399
是业界首款采用电流控制模式的
LLC AC-DC
控制
IC
。该器件应用
600 V
门极驱动器简化布局并减少外部元件数,采用跳周期模式提升轻载能效,并集成一系列保护特性以提升系统可靠性,用于大屏幕电视、一体化电脑、工业及医疗等大功率电源系统应用,可显著实现轻载和满载时的高能效及超低待机能耗。
NCP1399
应用原理及电流模式控制算法
NCP1399
有
Active OFF
关断模式
(NCP1399Ax)
和
Active ON
关断模式
(NCP1399Bx)
两个版本。两个版本均采用业界首款
6
引脚
PFC
控制器
NCP1602
,与
NCP1399
配合成为完整的
LLC
方案。
PFC
运行由
NCP1399
经由
VCC
控制,
PFC FB
和
LLC BO
的电阻分压是共享的,这共享也是可关断的。
NCP1399Ax
采用”
Skip
”引脚调整进入跳周期模式的负载状态,及侦察到
FB
电压低于
VB_remote_off
时进入关断模式;
NCP1399Bx
则采用內部设定的“跳周期模式”阈值电平
(IC
内部可编程
)
,及运用独立的光耦制
REM
引脚而进入关断模式。
由于谐振电容集成初级电流
(Iprimary)
,所以
Vcs
电压与初级电流成正比,而在关断期间,
Vcs
电压有正或负斜率,再者,关断时的
Vcs
电压几乎是线性地依赖于负载电流,而
Vcs
关断电压曲线随
Vbulk
变化,故可通过
Vcs
与初级电流的关系以及
Vcs
分压实现电流模式
LLC
控制。具体控制算法为:
1)
通过
Vcs
分压信号取得正谐振电容斜率;
2)
偏移加至
Vcs
分压信号,以避免轻载时光耦饱和;
3)
根据
FB
引脚电压和
Vcs
电压斜率
(
反映通过初级电流的线路和负载条件
)
通过系统自动调节
Mupper
导通时间;
4)
然后同样的导通时间被复制用于
Mlower MOSFET
,确保完美对称的直流。
NCP1399
如何实现高能效及超低待机能耗
自动调节死区时间
(DeadTime, DT)
NCP1399
采用专有方式,当检测到零电压开关
(ZVS)
转换,
dV/dt
传感器监测
HB
引脚斜率,并提供逻辑信号,从而根据谐振回路参数优化调节
DT
。
跳周期模式
NCP1399
采用专有的跳周期模式技术,尽可能地提升轻载能效并降低噪声。它基于
FB
引脚电压电平执行跳周期模式,跳周期比较器将
FB
引脚电压和预选值进行比较,当
VFB
降至低于预选跳周期水平,
IC
经由专用关断序列进入跳周期模式。在这种运行模式下,
IC
功耗降低,
PFC
段及使用
PFC
模式引脚的
BO/PFC FB
高压分压器可被禁用,由于
NCP1399
总是以特定的方式进入跳周期模式,这运行总是被
Mlower
驱动脉冲以导通时间等于
Fmax
的
3/2
时
(
或最后一个
Mupper
脉冲的
3/2)
结束,因此谐振电容电压保持为
Vbulk*1/4
,从而降低开关损耗。当
FB
引脚电压内部增加预选滞后,
IC
回到正常运行模式,
Mlower
的第一个脉冲被延长,对自举
(bootstrap)
电容进行再充电,并激励谐振回路以准备
ZVS
条件用于后续的
Mupper
导通进程,接下来的
Mlower
脉冲基于导通时间
CMP
信号而被延长。
PFC
导通
/
关断功能
PFC
导通
/
关断功能基于
FB
引脚电压监测来完成
。
PFC
预设的计时器
(Timer)
用来克服瞬态期间的问题,三态输出控制
PFC FB/LLC Brown-Out (BO)
分压器和
PFC VCC
。这
PFC
导通
/
关断功能在跳周期模式可降低轻载能耗。
NCP1399
专有的控制提供强固的保护
1.
专有启动序列
NCP1399
使用特定启动方案,确保在
任何启动条件下的稳固的、无硬开关的启动。
NCP1399
使用软启动计数器和
D/A
转换器,实现数字非线性软启动序列。
2.
过载保护
过载保护通过
FB
引脚电压检测实现。导通时间比较器定义了比较值以控制导通时间。
当使用
NCP1399
发生次级短路时,
FB
引脚电压上升,当
FB
引脚电压达到最大值时,故障计时器
/
计数器启动,控制器禁用驱动脉冲并进入保护模式。
3.
内置可编程功能
NCP1399
内置许多可编程功能,包括:空载期钳位和故障选项、
TSD
阈值、使用可调
节的阈值选择
Remote
和关断模式、
VCC
导通
/
关断阈值、
CS
偏置和斜率补偿增益、提供
CS LEB
、跳周期模式的内外阈值、故障计时器
/
计数器及其持续时间—包括自动恢复计时器、累积或非累积选择、
OTP/OVP
闩锁或自动恢复选择、
BO
选择
(IBO, VBO,
跳周期期间功能
)
、最大导通时间故障检测
(
导通时间和闩锁
/
自动恢复
)
、启动序列的第
1
个
Mupper
和
Mlower
脉冲宽度、软启动增量影响软启动持续时间、
P ON/OFF
功能的激活和滞后以及计时器功能等,可在不同应用中根据具体情况将参数进行适当调整和优化,提供了设计灵活性并加快产品上市。
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