如何降低 ACDC 设计中待机时的可听噪声和功耗

1.前言

为了满足不断变化的能源法规要求更低的待机功耗和更高的效率，工程师正在设计使用轻负载模式（例如突发模式操作）的电源。

尽管轻负载模式有助于最大限度地降低待机功耗，但它们带来了新的挑战：电源磁性元件发出高音调振铃的可能性。如果我们曾听过笔记本电脑电源适配器发出的这些刺激性声音之一，那么我们就会明白为什么消除这种声音如此重要。

为了最大限度地降低待机功耗、降低可听噪声并保持设计的成本效益，您需要仔细优化整个 AC/DC 系统解决方案。系统的所有组件 - 升压功率因数控制器 (PFC)、使用电感-电感-电容器 (LLC) 的隔离式 DC/DC 和同步整流 (SR) - 都协同工作变得越来越重要。

2.可闻噪音

在为电视或 AC/DC 适配器等消费电子产品设计电源时，电源设计人员面临着在待机模式下满足严格的可听噪声要求的挑战。在轻负载下降低待机功耗的常用方法是使用 PFC 和 LLC 控制器内置的突发模式功能。突发模式是一种工作模式，它在输出无负载或轻负载时周期性地禁用开关。当负载只需要最小功率时，开关的禁用限制了电源的功耗。突发模式的一个缺点是突发频率在进入可听范围时可能足够低。当电源针对消费类应用时，这是一个问题——没有人想在晚上听到他们的电视嗡嗡声！

UCC28056过渡模式 PFC 控制器和UCC256403 LLC 谐振控制器通过在突发期间缓慢升高和降低谐振电流，有助于防止明显的可听噪声，如图 1 所示。

图 1：UCC256403 和 UCC256404 突发模式模式

缓慢升高或降低谐振电流幅度的能力是 UCC256403 和 UCC256404 的优化突发模式算法的一个关键特性。结合混合迟滞控制，这种优化的突发模式算法有助于最大限度地减少可听噪声，同时实现低待机功耗和一流的瞬态响应。作为参考，可听噪声测量包含在“ UCC25640EVM-020 评估模块用户指南”的第 9.6 节（第 18 页）中。

3.永远在线的 PFC

除了降低轻负载时的可听噪声外，UCC256403 和 UCC256404 与UCC28056临界导通模式 PFC 控制器结合使用时，还可以进一步提高 AC/DC 电源的轻负载性能。UCC28056 的突发模式显着提高了轻载效率并降低了空载待机功耗。这种改进使应用程序能够保持 PFC 始终开启，同时仍能满足严格的效率和待机目标。对于美国的电视，能源之星 8.0 版要求待机无源功耗小于 0.5 W。其他地区标准，例如欧盟的生态设计指令 Lot 6，要求类似的规范。

结合 UCC256404 的集成高压启动功能，您无需使用辅助反激式转换器以及启用和禁用 PFC 所需的小信号和隔离电路。这种配置导致尺寸、成本和复杂性的减小。图 2 显示了用于电视应用的典型 AC/DC 电源，说明了使用 UCC28056 和 UCC256403 解决方案可帮助实现的系统节省和优势。

图 2：TI 用于电视应用的 PFC-LLC-SR 系统，突出了 TI 芯片组的组件节省

4.同步整流

同步整流器 (SR) 甚至可以进一步提高 AC/DC 电源的效率，通过在次级侧用主动控制 MOSFET 替换整流二极管来提高效率。SR MOSFET 的传导损耗明显低于肖特基二极管的传导损耗。该UCC24624是一个双通道SR控制器特异性地与一个LLC拓扑的工作原理。该控制器具有比例栅极驱动，可延长 SR 导通时间以最大限度地减少体二极管导通，从而提高效率。此外，UCC24624 具有自动休眠模式，以进一步降低系统的待机功耗。

5.结论

使用TI的方案， 将 UCC28056、UCC256404 和 UCC24624 设计为协同工作，并考虑到了系统级解决方案。因此，在设计满足严格的待机功率和可听噪声标准时，我们可以期待最佳性能。