电源提示：在 USB Type-C ACDC 应用中偏置控制器

[导读]USB Type-C 标准允许使用标准电缆实现 5V 至 20V 范围内的可调输出电压和高达 3A 的负载电流。由于功率水平高达 60W，反激式仍然是拓扑的不错选择。然而，为初级侧控制器提供偏置电源可能会带来一些挑战。

USB Type-C 标准允许使用标准电缆实现 5V 至 20V 范围内的可调输出电压和高达 3A 的负载电流。由于功率水平高达 60W，反激式仍然是拓扑的不错选择。然而，为初级侧控制器提供偏置电源可能会带来一些挑战。

市场上主流的笔记本电脑体积正变得越来越小，智能手机的屏幕越来越大，与此同时，它们要求的功率却越来越高，从而导致现在面临一个问题，就是AC-DC电源适配器的体积越来越大，携带越来越不方便。这就给当前市面上主流的准谐振反激式拓扑结构带来非常大的挑战。

业内第一个有源钳位反激式控制器解决方案能够很好地克服准谐振反激式拓扑结构带来的挑战，它可以从三个方面帮助缩小电源和充电器解决方案的尺寸。第一个是能够把开关损耗降到最低的同时把EMI降下来。以适当的控制钳位，实现零电压开关（ZVS）。第二个是提升效率，通过循环泄漏能量并将其传递到输出端而不是损耗掉，实现高于传统反激式转换器的效率。第三点则是通过实现更高的功率密度，以更低的开关能耗使开关频率更高，从而允许采用体积更小的无源元件。

反激变压器上的辅助绕组通常为隔离边界初级侧的控制器供电。该绕组产生的电压与输出电压成正比。在输出电压范围为 4 比 1 的情况下，偏置电压也会以 4 比 1 的倍数变化。实际上，考虑到由于振铃导致的偏置电容器的峰值充电，实际范围更宽。

我们必须设置从输出绕组到辅助绕组的匝数比，以便偏置电压足够高，以便在输出仅为 5V 时有效驱动初级 MOSFET。对于提供大约 12V 的驱动，1 比 2.5（输出与辅助）的比率可能是一个不错的选择。但是，这意味着当输出电压为 20V 时，辅助电压将超过 50V。显然，我们必须采取措施保护控制器免受过压损坏。

这一芯片组由UCC28780有源钳位反激式控制器和UCC24612高频多模式同步整流器控制器构成，两个芯片加起来可实现一个非常高效率有源钳位反激式方案，它的工作频率高达1MHz，可帮助将AC/DC适配器和USB PD充电器的电源尺寸减半。对于需要在小尺寸解决方案中最大化充电效率的电池供电电子设备而言，TI新推出的bq25910 6A三级降压电池充电器可在智能手机、平板电脑和电子销售终端（EPOS）中将解决方案尺寸减小60％。

有源钳位反激式解决方案的三大性能特色是：

· 功率密度提高一倍：该芯片组可在高达1MHz的频率下实现高效运行，与目前的解决方案相比，可将尺寸缩小50％，而且功率密度更高。

· 高效率：多模态控制在满载情况下可实现高达95％的效率，待机功耗小于40mW，超过CoC Tier 2和美国能源部（DoE）VI级能效标准。对于75W以上的设计，工程师还可以将芯片组与新款6引脚功率因数校正（PFC）控制器UCC28056进行搭配。该控制器针对轻载效率和低待机功耗进行了优化，符合强制性国际电工技术委员会（IEC）61000-3-2 交流电流谐波限制规定。

· 简化设计：通过使用自适应零电压开关（ZVS）控制等功能，工程师可以通过结合电阻设置和自整定控制器，轻松设计系统。

添加一个简单的钳位电路（如图 1 所示）提供了一个很好的解决方案。晶体管 (Q1) 必须具有相当高的增益，以确保在输出为 5V 时偏置电压不会下降。钳位电压由齐纳值 (D10) 设置。基极电阻 (R27) 必须设置得足够低，以便在输出为 5V 时提供必要的基极电流，但不能太低。基极电阻值过低会导致不必要的损失。

电源提示：在 USB Type-C ACDC 应用中偏置控制器