UCC28780是一款高頻有源鉗位反激變換控制器，可用來設(shè)計(jì)高功率密度的AC-DC電源，符合嚴(yán)苛能耗標(biāo)準(zhǔn)，比如DoELevelVI和EUCoCV5Tier-2。

有用過此芯片的工程師也經(jīng)常提問到，有沒有更快更好的方式調(diào)試和使用好該芯片呢？下面和小編一起認(rèn)識(shí)下UCC28780吧！

UCC28780基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)

作為TIHVP系列里的新生代，UCC28780具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：

1.控制算法可編程，可以用來優(yōu)化算法去驅(qū)動(dòng)SiMOSFET和GaNFET。

2.可驅(qū)動(dòng)GaNFET和driver集成器件，效率更高。

3.寬輸入范圍內(nèi)通過自動(dòng)調(diào)整技術(shù)，死區(qū)時(shí)間優(yōu)化和可變開關(guān)頻率控制算法來實(shí)現(xiàn)ZVS(零電壓開關(guān))。

4.基于輸入輸出變化，自適應(yīng)多模式控制，降低可聽到的噪聲，提高效率。

5.高達(dá)1MHz的可變開關(guān)頻率使得外部無源器件尺寸更小，提高功率密度。

6.可用在機(jī)頂盒，筆記本，臺(tái)式機(jī)電源，USBPD，快充等。

7.與帶漏源電壓檢測功能的同步整流控制器共同工作，就能達(dá)到更高的轉(zhuǎn)換效率。

典型應(yīng)用

芯片內(nèi)部簡化框圖

UCC28780深入了解

■豐富、簡單的Pin腳定義和設(shè)置

UCC28780有16個(gè)pin腳，提供SOIC和WQFN兩種封裝形式供工程師選擇，設(shè)置了豐富而又簡單設(shè)置的Pin腳，來調(diào)節(jié)和優(yōu)化有源鉗位反激方案的參數(shù)。

比如下面幾個(gè)Pin腳：

Bur：連接外部分壓電阻設(shè)置輕載下的burst模式下的電平，調(diào)節(jié)峰值電流

CS：低端FET電流檢測，檢測和控制每個(gè)周期的峰值電流

NTC：通過負(fù)溫度系數(shù)電阻，進(jìn)行溫度檢查和保護(hù)

RTZ：連接外部電阻調(diào)節(jié)自適應(yīng)的過渡到零延遲

SET：用來設(shè)置外部FET是GaN還是Si器件，控制器會(huì)選擇相應(yīng)優(yōu)化算法

SWS：通過network與SWNode相連來檢測FET上電壓從而達(dá)到ZVS控制

■多種運(yùn)行模式，提高效率

在不同的輸入電壓和輸出功率下，內(nèi)置四種運(yùn)行模式來提高效率，降低損耗。

自適應(yīng)幅度調(diào)制模：在重載下調(diào)初級整峰值電流；

自適應(yīng)間歇振蕩模式：在中低負(fù)載范圍內(nèi)調(diào)節(jié)每個(gè)脈沖群的脈沖數(shù)量；

低功率模式：降低脈沖群的兩個(gè)脈沖的初級峰值電流；

待機(jī)功率模式：在無負(fù)載時(shí)通過降低突發(fā)群的頻率降低系統(tǒng)損耗；

表一

整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的控制法則

UCC28780獨(dú)特的間歇振蕩模式控制在有源鉗位反激中提高了輕載時(shí)的效率，同時(shí)降低了常規(guī)間歇振蕩模式的缺點(diǎn)：輸出紋波和可聽噪聲。集成了保護(hù)特性來達(dá)到最大限度的可靠性，比如軟啟動(dòng)，輸入電壓保護(hù)，過溫保護(hù)，輸出過壓保護(hù)，輸出過載保護(hù)，過流以及輸出短路等。

■帶自動(dòng)調(diào)整的自適應(yīng)ZVS(零電壓開關(guān))控制

我們以下面的框圖來了解一下UCC28780的ZVS控制。

高電壓檢測網(wǎng)絡(luò)從開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓(Vsw)處給SWSpin腳提供電壓。

ZVS鑒別器識(shí)別是否達(dá)到了ZVS要求，判斷調(diào)整PWMH的導(dǎo)通時(shí)間(tDM),通過檢測Vsw電壓是否達(dá)到了預(yù)定的ZVS閾值(VTH(SWS))，圖中tz為目標(biāo)零電壓轉(zhuǎn)換時(shí)間，由內(nèi)置PWMHtoPWML死區(qū)時(shí)間優(yōu)化器控制。

自適應(yīng)ZVS控制框圖

虛線為當(dāng)前開關(guān)周期波形，Vsw電壓值還沒有達(dá)到閾值ZVS閾值(VTH(SWS))，ZVS鑒別器發(fā)送一個(gè)調(diào)整信號增加tDM時(shí)間用在下一個(gè)開關(guān)周期，在圖中以實(shí)線表示。

磁化電流增加，使得下一個(gè)周期的Vsw比上一個(gè)周期的Vsw電壓更低，在同樣tz的時(shí)間下能夠達(dá)到ZVS閾值(VTH(SWS))。

這樣在一些開關(guān)周期后，tDM優(yōu)化器將電路設(shè)置和鎖定到零電壓開關(guān)狀態(tài)。穩(wěn)定后，對tDM進(jìn)行微調(diào)，幅度為一個(gè)LSB（最低位），這么小的微調(diào)不會(huì)影響電路狀態(tài)。

如下圖所示，ZVS控制非常快，在15個(gè)開關(guān)周期內(nèi)既能將電路鎖定在ZVS狀態(tài)運(yùn)行，ZVS調(diào)整環(huán)路鎖定和微調(diào)一個(gè)LSB。在ZVS鎖定前由于tDM時(shí)間不夠長，反向激勵(lì)電流IM-不足，UCC28780以谷底開通模式啟動(dòng)。

自適應(yīng)ZVS控制的自動(dòng)調(diào)整過程

■死區(qū)時(shí)間優(yōu)化

芯片控制兩個(gè)死區(qū)時(shí)間，不僅控制tz(上管關(guān)閉到下管導(dǎo)通)時(shí)間，同時(shí)控制tD(PWML-H)(下管關(guān)閉到上管導(dǎo)通)時(shí)間。

對于不同的FET器件（GaN和Si）控制算法不一樣。

通過對SETpin腳進(jìn)行設(shè)定：

當(dāng)VSET=0V時(shí)，ACF應(yīng)用使用GaN功率FET器件(寄生參數(shù)較SiMOSFET小很多)，Vsw的壓擺率很高，所以固定增加一個(gè)40nS的延遲導(dǎo)通。

當(dāng)VSET=5V時(shí)，ACF應(yīng)用使用Si功率MOSFET，由于MOSFET寄生參數(shù)Coss會(huì)隨著MOSFET漏源電壓VDS反向非線性變化，Vsw電壓會(huì)有一個(gè)斜坡上升過程，所以控制器會(huì)對輔助繞組電壓進(jìn)行過零檢測(ZCD)，在此基礎(chǔ)上增加50nS延遲再開通上管。

該控制算法對死區(qū)時(shí)間可逐周期調(diào)整，避免上管硬開通的同時(shí)，快速開通上管減少了上管的體二極管導(dǎo)通時(shí)間。

使用GaN和SiFET優(yōu)化tD(PWML-H)控制

UCC28780實(shí)測性能

90V~264V通用電壓輸入，輸出20V,2.25A，使用GaNFET和同步整流UCC24612，使用該芯片進(jìn)行有源鉗位反激(ACF)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，測試結(jié)果如下：

滿載效率VS輸入電壓

效率VS負(fù)載

輸出紋波電壓(115V輸入、2.25A輸出)

紋波電壓(115V輸入、0.9A輸出)

負(fù)載瞬態(tài)相應(yīng)（115V輸入，0A到2.25A負(fù)載切換）

在不同輸入電壓下滿載高達(dá)93%以上的效率，符合嚴(yán)苛的能源標(biāo)準(zhǔn)：DoELevelVI和EUCoCV5Tier-2等。紋波電壓滿載時(shí)低至30mV，0.9A負(fù)載時(shí)低至43.6mV，以及良好的負(fù)載瞬態(tài)相應(yīng)。這些都說明了UCC28780在有源鉗位反激拓?fù)湎聝?yōu)異的性能，值得大家重點(diǎn)關(guān)注。