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以PWM LD5520为例,探讨如何改善效率与可调式抖频功能

2013-9-5 17:04| 发布者: lfcx| 查看: 130| 评论: 0|来自: 网络

摘要: 日前于2012年3月7日,美国能源部(DOE)对各种电子消费品以及商业和工业设备,修订更严格的新产品节能法规(Level 6),包括电池充电器和外部电源(EPS)的节能标准;这个公告内容不仅呈现了第一个强制性的能效规范标准 ...


为了提高系统效率,LD5520采用准谐振控制方式,准谐振控制方式用于返驰式转换器上系操作于电流不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM),其可有效降低电感量,主开关的类似零电压切换与输出二极管自然零电流切换特性,可提升整体电路之功率密度与减少功率组件之切换损失。此外,LD5520采用变频控制策略,能使开关达到波谷切换(Valleys Switching),并搭配可调式抖频技术,亦能减少开关切换产生的电磁干扰(EMI)。成本低、体积小与低切换损之特点,使得准谐振返驰式转换器适用于输出功率小于36W之应用。

若将不连续导通模式之准谐振返驰式转换器输出功率提升至大于36W应用场合,随之增加的电感峰值电流是个重要的问题,不但会增加功率开关与输出二极管之电流应力,并且会增加电磁干扰滤波器设计之难度。此外,随着电感峰值电流增加之开关导通损失( Conduction Loss )与截止切换损失(Turn-Off Switching Loss),亦会降低整体转换效率,并且增加电路体积与成本,所以超过此应用建议使用PWM LD5530之产品。

另外,当负载很小时,采用脉冲模式技术的返驰转换器就会进入磁滞模式,又称为省电模式或突发操作。脉冲省略技术能减少开关功耗,同时提高无负载和负载很小时的省电能力。

其准谐振操作原理如下说明:

电路会利用LC谐振执行ZVS切换,LC谐振则是由返驰变压器的初级线圈电感和初级端主要MOSFET开关两端的等效电容(CDS)所产生。MOSFET两端电压会在谐振切换过程下降,LD5520则会监控该电压降,并在图二所示的谷点让初级端开关导通。谷值电压有两种不同情形:

以PWM LD5530为例,探讨如何改善效率与可调式抖频功能(电子工程专辑)
图二:准谐振控制和谷值电压切换。


其中N是变压器圈数比。在此情形下,反射回来的次级端电压足以让初级端VDS电压降为零。因此,只要初级端MOSFET两端的电压大于零,这个MOSFET就会导通。


在此情形下,反射回来的次级端电压不但不足以让VDS电压降为零,反而产生电压谷值。图二是准谐振返驰转换器的典型ZVS操作方式。它若能满足公式1的要求,谷值电压就会进一步变成零谷值。


公式3显示在特定的电容值下,只要减少电容两端的电压和所使用的开关频率,即可降低开关功率Psw。因为准谐振返驰转换器都是电流操作在不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM),系统在责任周期超过50%时,没有次斜波震荡问题,所以系统变压器可以拉高变压器的匝比,来使二次侧萧特基二极管降一级来满足新的能效六(Level 6)规范,如表三为输出24W与36W效率测试。

以PWM LD5530为例,探讨如何改善效率与可调式抖频功能(电子工程专辑)
表三:为输出24W与36W效率测试



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