在反激式轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗和高效率

有沒有想過充電器的功率水平如何不斷增加（例如利用 USB Type-C 標(biāo)準(zhǔn)），但尺寸仍然很??？在充電器兼作暖手器并變得不可靠之前，我們只能在密封的塑料盒內(nèi)消散這么多的電量。你必須達(dá)到更高的效率。

除了對高效率的需求之外，更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)將使?jié)M足效率要求更具挑戰(zhàn)性。歐洲行為準(zhǔn)則（COC）有一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)將于2016年1月生效。如表1所示，15W低壓電源必須達(dá)到優(yōu)于81.8%的平均效率和優(yōu)于72.5%的10%效率額定功率。

表 1：低壓外部電源有源模式的能效標(biāo)準(zhǔn) 

在充電器中，耗散最大功率的組件通常是輸出整流二極管。將 5V 手機(jī)充電器的效率提高 5% 或更多，或?qū)?19.2V 筆記本電腦或超極本適配器的效率提高 2% 或更多的一種方法是用同步整流器 (SR) MOSFET 和控制器替換輸出二極管。 

SR 控制器可以提高充電器的效率。TI 最近發(fā)布了具有超低待機(jī)電流的UCC24630 SR 控制器。

UCC24630SR控制器是一款高性能控制器和驅(qū)動(dòng)器，面向用于二次側(cè)同步整流的N溝道MOSFET電源器件。
控制器和MOSFET組合構(gòu)成了一個(gè)近似理想的二極管整流器。該解決方案不僅可直接降低整流器的功耗，同時(shí)憑借著效率的提高還能夠降低一次側(cè)的損耗。
UCC24630采用伏秒平衡控制方法并且不與MOSFET的漏極直接相連，因此在較寬的輸出電壓范圍內(nèi)都是反激電源的理想選擇。SR驅(qū)動(dòng)關(guān)斷閾值與MOSFETRDS(on)無關(guān)，這樣可優(yōu)化最長導(dǎo)通時(shí)間。另外，器件和布線電感所導(dǎo)致的二次側(cè)電流振鈴也不會(huì)影響SR關(guān)斷閾值。

UCC24630 SR 控制器可以最大限度地提高效率，并且對待機(jī)功耗的影響非常小。圖 1 顯示了UCC24630芯片的典型應(yīng)用。 

圖 1：使用 UCC24630 的典型反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用

同步整流通過用 IR 壓降代替二極管正向壓降，顯著提高了效率。為了從控制器中獲得最大收益，我們必須以最佳驅(qū)動(dòng)電平和時(shí)序驅(qū)動(dòng) MOSFET。目前，大多數(shù) SR 控制器都根據(jù) VDS 電平感應(yīng)原理來確定何時(shí)打開和關(guān)閉 SR MOSFET。兩種流行的 VDS 感應(yīng)控制器會(huì)影響 SR 導(dǎo)通時(shí)間或次級電流導(dǎo)通期間 MOSFET 漏極到源極之間的電壓。第一種類型，固定閾值檢測，導(dǎo)致 MOSFET 提前關(guān)閉，尤其是在 R DSON較低的情況下MOSFET旨在改善傳導(dǎo)損耗。第二種類型，比例驅(qū)動(dòng)，改善了導(dǎo)通時(shí)間，但犧牲了具有可變柵極驅(qū)動(dòng)電壓的 MOSFET 上的更高電壓降。兩者都對 MOSFET R DSON敏感。

UCC24630的驅(qū)動(dòng)器時(shí)序基于伏秒平衡原理，可在全驅(qū)動(dòng)電壓下實(shí)現(xiàn) SR 的準(zhǔn)確時(shí)序。關(guān)斷時(shí)序?qū)?/span> MOSFET R DSON不敏感。我們意識(shí)到使用較低 R DSON MOSFET 的好處，從而減少 SR MOSFET 中的傳導(dǎo)損耗。以 5V 15W 充電器和 3.5mΩ SR MOSFET R DSON為例，UCC24630 SR MOSFET 損耗比固定閾值 VDS 感應(yīng)低約 10%，比比例驅(qū)動(dòng) VDS 感應(yīng) SR 控制器低 35%。

對于那些具有嚴(yán)格空載功耗要求、自動(dòng)檢測低功耗工作模式和 110μA 的低待機(jī)模式電流的設(shè)計(jì)，負(fù)載影響極?。涸诘湫偷?5V 充電器上 <1mW。許多 SR 控制器消耗高達(dá) 1-2mA 的電流，這對于待機(jī)功率預(yù)算來說可能是一個(gè)很大的數(shù)額。在 19.4V 筆記本或超極本適配器中，這種 1-2mA 到 110μA 的差異轉(zhuǎn)化為 SR 控制器增加的 17 到 34mW 功率。

對于更高功率的適配器，許多設(shè)計(jì)以連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 運(yùn)行反激式轉(zhuǎn)換器以提高效率。CCM 操作模式對 SR 控制器具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樵诔跫墏?cè)開關(guān)打開之前次級電流不會(huì)變?yōu)榱恪ｅe(cuò)誤的時(shí)序可能導(dǎo)致初級側(cè)和次級側(cè)開關(guān)的交叉導(dǎo)通。UCC24630包括 CCM 死區(qū)時(shí)間控制，以確保 SR MOSFET 在初級開啟之前關(guān)閉，從而消除交叉?zhèn)鲗?dǎo)。

新標(biāo)準(zhǔn)使得在充電器中實(shí)現(xiàn)效率標(biāo)準(zhǔn)變得更加困難，但使用 SR 控制器（例如UCC24630）可以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。對高效率的日益增長的要求如何改變了我們的設(shè)計(jì)方式？