在 USB Type-C ACDC 应用中使用偏置控制器

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。

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。

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。

图 1：需要一个钳位电路来限制偏置轨上的电压

乍一看，这种钳位电路似乎会显着增加待机(空载)功率损耗。但是，在拔下 USB Type-C 电缆的空载情况下，输出电压默认为 5V。当输出为 5V 时，钳位电路几乎不会增加额外的功率损耗。即使有了这个额外的钳位，将待机损耗保持在 50mW 以下也相当简单。

UCC28740隔离反激式电源控制器使用光耦合器提供恒定电压(CV)，以改善对大负载阶跃的瞬态响应。恒流(CC)调节是通过一次侧调节(PSR)技术实现的。该设备处理来自光耦合反馈和辅助反激绕组的信息，以实现对输出电压和电流的精确高性能控制。

内部700-V启动开关、动态控制的工作状态和定制的调制配置文件支持超低待机功率，而不牺牲启动时间或输出瞬态响应。

UCC28740中的控制算法允许运行效率达到或超过适用标准。驱动输出与MOSFET电源开关连接。具有谷值开关的不连续传导模式(DCM)降低了开关损耗。开关频率和一次电流峰值振幅(FM和AM)的调制在整个负载和线路范围内保持了较高的转换效率。

控制器的最大开关频率为100 kHz，并始终保持对变压器峰值一次电流的控制。保护功能可控制主要和次要部件的应力。170 Hz的最小开关频率有助于实现小于10 mW的空载功率。

● 特征：

■ 空载功率小于10 mW

■ CV采用光耦合反馈，CC采用一次侧调节(PSR)

■ 在线路和负载上实现±1%的电压调节和±5%的电流调节

■ 700伏启动开关

■ 100 kHz最大开关频率可实现高功率密度充电器设计

■ 谐振环谷开关操作，整体效率最高

■ 频率抖动以缓解EMI合规性

■ MOSFET的箝位栅驱动输出

■ 过压、低压线路和过电流保护功能

■ SOIC-7封装

■ 使用UCC28740和WEBENCH®Power Designer创建自定义设计