我們都一遍又一遍地聽說智能電源將為電源行業(yè)帶來的偉大事物。它在很多方面都達(dá)到或超出了我們的預(yù)期;然而，在其他方面它也讓我們失望了。我不禁認(rèn)為，其中一些原因是因?yàn)楹苋菀滓驗(yàn)樗遣煌幕蛐碌募夹g(shù)而迷戀它。我們忽略了一個(gè)事實(shí)，即它并沒有做一些真正偉大的事情。換句話說，我們中的一些人可能會(huì)覺得智能力量很棒，但我們不確定我們將如何處理它來展示它的強(qiáng)大。

我想介紹一種由數(shù)字電源智能支持的新技術(shù)。我想你會(huì)發(fā)現(xiàn)它既很棒又非常有用。本質(zhì)上，這是一種新的同步整流方案，可提高 LLC 轉(zhuǎn)換器的效率、穩(wěn)健性和設(shè)計(jì)簡易性。

現(xiàn)在堅(jiān)持住。在你的眼睛轉(zhuǎn)回你的頭并打瞌睡之前，請(qǐng)繼續(xù)傾聽?？岬囊蛩貋砹恕Ｎ冶ＷC!

為了了解這項(xiàng)技術(shù)，讓我們回顧一下與為 LLC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)穩(wěn)健的同步整流解決方案相關(guān)的一些挑戰(zhàn)。在最簡單的層面上，同步整流需要 MOSFET 模擬二極管的行為。簡而言之，當(dāng)電流要從陽極流向陰極時(shí)，MOSFET 就會(huì)開啟。一旦它開始從陰極流向陽極，MOSFET 就會(huì)關(guān)閉。

很簡單，對(duì)吧?但魔鬼在細(xì)節(jié)中。

例如，如果 MOSFET 過早關(guān)斷，則產(chǎn)生的電流會(huì)流過 MOSFET 體二極管。如果這種情況發(fā)生太多，效率就會(huì)受到影響，我們都知道我們需要盡可能高的效率。(如果對(duì)此有任何疑問，請(qǐng)?jiān)儐柇h(huán)保局。如果 MOSFET 開啟時(shí)間過長，不僅效率會(huì)下降，而且由此產(chǎn)生的電流實(shí)際上會(huì)破壞 MOSFET。所以訣竅是確定最佳時(shí)間關(guān)閉 MOSFET，以使體二極管的導(dǎo)通時(shí)間不會(huì)超過必要的時(shí)間——但仍要確保 MOSFET 不會(huì)承受過高的電壓。

圖 1說明了該問題的解決方案。除了打開和關(guān)閉 MOSFET 之外，驅(qū)動(dòng)器還逐個(gè)周期地向控制器發(fā)送數(shù)字信息。該消息準(zhǔn)確地告訴控制器 SR1 和 SR2 的體二極管導(dǎo)通時(shí)間?？刂破魇褂么诵畔碛?jì)算新的脈沖寬度，該脈沖寬度將增加或減少體二極管的導(dǎo)通時(shí)間。這類似于讓工程師監(jiān)控施加到 MOSFET 的每個(gè)脈沖，以查看它使用的脈沖寬度是否太長或太短。

圖 1：UCD3138A 和 UCD7138 LLC 同步整流器解決方案

UCD3138系列是一款德州儀器(TI)數(shù)字電源控制器，此控制器在一個(gè)單芯片解決方案內(nèi)提供高集成度和出色性能。相對(duì)于德州儀器(TI)的UCD3138x數(shù)字電源控制器，UCD3138x中的UCD3138A64可提供64kB程序閃存存儲(chǔ)器(UCD3138128可提供128KB程序閃存存儲(chǔ)器)，以及SPI和另一個(gè)I2C端口等其他通信選件。利用多個(gè)32kB組內(nèi)的程序閃存存儲(chǔ)器，設(shè)計(jì)人員能夠在器件中實(shí)施固件的雙鏡像(例如，一個(gè)主鏡像+一個(gè)備用鏡像)，并能夠選擇使用適當(dāng)算法從任一組中執(zhí)行。它還為處理器創(chuàng)造了獨(dú)一無二的機(jī)會(huì)來載入一個(gè)新程序并隨后執(zhí)行該程序，而不會(huì)中斷電力輸送。該特性使得最終用戶能夠現(xiàn)場為電源添加新 特性， 同時(shí)消除了載入新程序所需的任何停機(jī)時(shí)間。

現(xiàn)在，如果這還不夠酷，控制器不僅僅使用這些信息來優(yōu)化效率;它還使用它來提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性。高效同步整流要求體二極管導(dǎo)通時(shí)間盡可能短。請(qǐng)記住，時(shí)間太短可能很危險(xiǎn)。因此，數(shù)字控制器就像一個(gè)看門狗，不斷地尋找任何導(dǎo)致體二極管導(dǎo)通時(shí)間過短的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。如果它看到其中一個(gè)事件，它會(huì)在下一個(gè)周期立即糾正它。

我們已經(jīng)看到這項(xiàng)技術(shù)帶來的各種效率改進(jìn)。圖 2 顯示了一個(gè)示例，其中平均效率提高了 0.6% 以上。

圖 2：UCD3138A 和 UCD7138 效率提升

我曾承諾向您展示這項(xiàng)技術(shù)有多酷。還記得那句話，“一張照片抵得上一千個(gè)字嗎?” 請(qǐng)看圖 3，了解這項(xiàng)技術(shù)的性能提升有多么顯著。圖 3A 和 3B 顯示了該技術(shù)如何保護(hù)系統(tǒng)免受過長的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖的影響。請(qǐng)注意左圖中MOSFET V DS上的巨大電壓尖峰。當(dāng)優(yōu)化技術(shù)開啟時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)脈沖會(huì)縮短，結(jié)果類似于您在教科書中看到的效果。