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开源65W英诺赛科氮化镓快充方案ACF对比QR(NCP1342)有源钳位反激拓扑(ACF) UCC28780, 准谐振反激拓扑(QR)RCD吸收电路SZ1130
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氮化镓快充方案对比 QR(NCP1342) ACF(UCC28780,SZ1130,华为66W超级快充JW1551A+MASTERGAN1) LLC谐振变换器 有源钳位反激拓扑(ACF) UCC28782, 准谐振反激拓扑(QR)RCD吸收电路 氮化镓充电器芯片: 有源钳位反激拓扑(Active Clamp Flyback,ACF):UCC28780 UCC28782 SZ1130 准谐振反激拓扑(Quasi Resonant Flyback,QR):NCP1342 RCD吸收电路 准谐振反激拓扑(Quasi Resonant Flyback,QR),也称为临界模式无源钳位反激(Transition Mode Passive Clamp Flyback,TM PCF)。准谐振反激具有结构简单、控制容易等优点,但是功率密度提升空间小,无法满足适配器小型化的要求。 超高效率有源钳位反激拓扑ACF 为了提升功率密度,必须尽可能提升电源效率和提高开关频率,软开关拓扑结构是达到以上目的的主要方法。传统适配器大多采用准谐振反激拓扑(Quasi Resonant Flyback,QR),也称为临界模式无源钳位反激(Transition Mode Passive Clamp Flyback,TM PCF)。准谐振反激具有结构简单、控制容易等优点,但是功率密度提升空间小,无法满足适配器小型化的要求。为此,业界一直在寻找支持超高功率密度适配器的新型拓扑。最终,有源钳位反激拓扑(Active Clamp Flyback,ACF)在众多拓扑中脱颖而出。ACF拓扑通过有源钳位的方式实现功率管软开关,既减小开关损耗,提高转换效率,又支持更高开关频率,充分发挥新型功率管氮化镓GaN的优势,且利于磁元件小型化。然而,相比QR拓扑,ACF拓扑对控制器Controller的要求也更高。只有使用合适的ACF Controller,才能充分发挥ACF的优势。有源钳位反激如何工作? 在隔离式 AC/DC 开关模式电源 (SMPS) 最常用的拓扑结构中,传统的反激式转换器是一种简单的电路,只需要几个组件,并且能够以大约 90% 的效率运行。典型设计将初级侧 FET 和用于隔离的变压器与无源 RCD 钳位电路、输出整流器和用于滤波的组件相结合。 在操作期间,当初级侧 FET 导通时,能量存储在变压器磁化电感中,并在 FET 关断时转移到负载。提高开关速度可以减小转换器的整体尺寸,但代价是 FET 和变压器中的开关损耗更高,从而降低了效率。对于无源 RCD 缓冲器,主要限制之一来自变压器的漏感。当初级侧 FET 开关时,存储在漏感中的能量在钳位电阻器中以热量的形式消散。较高的开关频率会以热量的形式产生过多的功率损耗,从而对最大开关频率施加限制,如果超过该频率,可能会导致电路损坏或灾难性故障。这种“有源钳位”设计允许先前通过电阻器耗散的泄漏能量被“回收”,首先将其存储在电容器 (Cclamp) 中,然后将其传送到负载。 除了回收以前作为热量耗散的能量外,ACF 拓扑还可以根据实施方法提供额外的好处。 例如,将智能数字控制应用于钳位电路,可以实现初级反激式 FET 的接近零电压开关 (ZVS) 开启和关断漏极电压的管理。 这些技术不仅进一步提高了效率,而且有助于减少电磁干扰 (EMI),从而减少滤波所需的无源元件的尺寸和数量。直到最近,这种类型的自适应智能控制增加了电路的复杂性,而且实施起来并不简单。然而,现在完全集成的 ACF 控制器的出现大大简化了小型、轻型和高效转换器的设计。 例如,考虑 Silanna Semiconductor SZ11xx 系列集成 ACF 控制器。这些器件使简单的反激式控制器易于设计,具有 ACF 设计的所有优点,包括反激式变压器漏感能量的循环利用和限制初级MOSFET关断时漏极的电压尖峰 •即使每个晶体管都配置独立的RC驱动网络,并联晶体管的源极电流仍然存在部分共享路径,这将会对栅极驱动产生影响(见图2)。理想情况下,所有源极电流都将从漏极流至晶体管源极,但不可避免的一种情况是,部分源极电流会从开尔文源极(Kelvin source)流出。如果这些路径的阻抗和PCB布线不同,则并联的CoolGaN™晶体管栅极回路中的VGS电压可能会有所不同,小至几毫伏的栅极电压差异会导致几安培的不平衡源极电流分流,导致并联晶体管之间在开关瞬态产生剧烈振荡。 INN650D140A INN650DA140A INN650N140A INN650D240A INN650DA240A INN650N240A INN650DA500A INN650DA150A INN650D150A
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