用于準諧振反激式變換器的新型數(shù)字系統(tǒng)解決方案(08-100)

　　簡介

　　與模擬電源管理IC相比，數(shù)字IC可以實現(xiàn)設計更靈活、集成度更高且允許更大生產(chǎn)公差的系統(tǒng)解決方案。本文將介紹可提高系統(tǒng)性能的用于準諧振反激式控制器的數(shù)字電路。

　　在能源問題受到越來越廣泛關注的今天，大部分電源標準不僅規(guī)定了滿載時的效率，而且還規(guī)定了整個負載范圍內的平均效率。例如，能源之星2.0(Energy Star 2.0)規(guī)定的平均效率為87%。數(shù)字降頻方法可以更方便地提高平均效率。另外，數(shù)字電路可以更精確地模擬非線性的最大輸入功率極限曲線。英飛凌新型ICE2QS02G控制器將這些數(shù)字特性與其他必要功能融合在一起，為客戶提供卓越的系統(tǒng)解決方案。

　　ICE2QS02G的數(shù)字特性

　　數(shù)字降頻帶來負載降低

　　由于其開關損耗比固定頻率的反激式變換器低且EMI性能更好，準諧振反激式變換器得到了廣泛的應用。準諧振反激式變換器面臨的挑戰(zhàn)之一是其開關頻率隨輸出功率的下降而上升。這抵消了通過準諧振方式工作而帶來的效率提升，特別是在中等負載或低負載條件下。為了解決這一問題，英飛凌的準諧振PWM控制器IC ICE2QS02G采用了數(shù)字降頻策略。

　　ICE2QS02G同時采用數(shù)字信號處理電路和模擬信號處理電路。數(shù)字信號處理電路包括一個加/減計數(shù)器、一個過零信號計數(shù)器(ZC-計數(shù)器)和一個數(shù)字比較器;模擬電路包括一個電流測量單元和一個比較器。導通和關斷的時間點分別由數(shù)字電路和模擬電路決定。

　　加/減計數(shù)器儲存變壓器退磁后主電源開關接通之前應忽略的過零信號數(shù)，該存儲數(shù)由反饋電壓VFB確定。VFB中包含了輸出功率的信息。因此，加/減計數(shù)器中的存儲數(shù)隨VFB的數(shù)值而改變，以實現(xiàn)根據(jù)輸出功率的變化來調整功率MOSFET的關斷時間。

　　加/減計數(shù)器存儲數(shù)的變化與反饋電壓之間的關系如表1所示。在每個48 毫秒的時鐘周期內，內部電路將反饋電壓VFB分別與VRL、VRH和VRM這三個閥值電壓進行比較，根據(jù)比較結果，加/減計數(shù)器的存儲數(shù)相應增加、保持不變或減少。對于ICE2QS02G，過零信號的數(shù)量被限制在7個以內，因此加/減計數(shù)器的存儲數(shù)也在1和7之間變動，而對于任何超出這一范圍的計數(shù)則不予理會。當VFB超過VRM電壓時，加/減計數(shù)器的存儲數(shù)被初始化為1，以使系統(tǒng)能對負載的突然增加迅速做出反應。在啟動時，加/減計數(shù)器也被初始化為1，以確保滿載啟動時的效率最高。

　　表 1 加/減計數(shù)器的操作

　　ZC計數(shù)器存儲MOSFET被關斷后的過零信號數(shù)。VZC的降壓斜坡每與100毫伏的閥值交叉一次，一個過零信號就被檢測到，ZC計數(shù)器的存儲數(shù)相應增加1。一旦ZC計數(shù)器的存儲數(shù)與加/減計數(shù)器的存儲數(shù)相等，MOSFET就導通。