TI ACF Controller UCC28782助力適配器小型化

1. 快充推動適配器小型化

近年來，隨著手機快充技術與USB Type C PD的普及，手機和電腦筆記本等便攜式電子設備的充電功率越來越大。在同樣的功率密度下，功率增加必然帶來手機和電腦筆記本適配器（以下簡稱：適配器）體積增加。然而，消費者總是希望適配器盡可能輕便小巧。以20W手機適配器體積75cm3，功率密度0.267W/cm3為例，功率增加到50W，保持同樣功率密度的前提下，適配器體積將會增加到150cm3，消費者很難接受這么大的體積；如果要保持同樣的體積，則功率密度需要增加到0.667W/cm3。由此可見，為了讓適配器輕便小巧，必須不斷提升功率密度才能實現(xiàn)。從下表是幾種典型適配器功率密度對比。

幾種典型適配器功率密度對比

2. 超高效率有源鉗位反激拓撲ACF

為了提升功率密度，必須盡可能提升電源效率和提高開關頻率，軟開關拓撲結構是達到以上目的的主要方法。傳統(tǒng)適配器大多采用準諧振反激拓撲（Quasi Resonant Flyback，QR），也稱為臨界模式無源鉗位反激（Transition Mode Passive Clamp Flyback，TM PCF）。準諧振反激具有結構簡單、控制容易等優(yōu)點，但是功率密度提升空間小，無法滿足適配器小型化的要求。為此，業(yè)界一直在尋找支持超高功率密度適配器的新型拓撲。最終，有源鉗位反激拓撲（Active Clamp Flyback，ACF）在眾多拓撲中脫穎而出。ACF拓撲通過有源鉗位的方式實現(xiàn)功率管軟開關，既減小開關損耗，提高轉換效率，又支持更高開關頻率，充分發(fā)揮新型功率管氮化鎵GaN的優(yōu)勢，且利于磁元件小型化。然而，相比QR拓撲，ACF拓撲對控制器Controller的要求也更高。只有使用合適的ACF Controller，才能充分發(fā)揮ACF的優(yōu)勢。

ACF與PCF的拓撲結構對比

3. 最新一代ACF Controller UCC28782詳細解析

UCC28782憑借優(yōu)異的設計，在實現(xiàn)ACF拓撲高功率密度的同時，保持全電壓范圍全功率段高效率。先進的自動調節(jié)技術和死區(qū)控制可在寬輸入電壓和寬輸出電壓范圍內均實現(xiàn)零電壓開關(Zero Voltage Switching, ZVS)。多模式控制在保持高效率的同時，實現(xiàn)Burst mode音頻噪聲消除和輸出紋波減小。通過可調開關頻率（最高可達1.5MHz），集成Boost自供電電路，內置burst mode補償電路和獨特的EMI抖頻功能，UCC28782減小外圍器件體積并降低BOM成本。此外，UCC28782還具備X電容放電和IPC智能功率控制功能，配合同步整流控制器UCC24612可達到更高效率。下面重點介紹UCC28782的幾個特色功能：

UCC28782典型應用框圖

滿載65W全電壓范圍效率曲線

集成Boost自供電電路(Integrated Biased Power)，提高自供電電路效率

UCC28782集成Boost自供電電路，對比傳統(tǒng)的1 winding+LDO和2 windings + LDO，節(jié)省外部器件，而且最關鍵的是在USB PD 3.0 3.3V~21V寬輸出范圍下，效率明顯提升。

X電容主動放電(Active X-cap Discharge)，提升空載效率

UCC28782具備X電容主動放電，可以避免被動式X電容放電電阻的損耗，有效提高空載效率。同時，XCD引腳還具備故障快速復位功能，在檢查到AC line恢復之后，UCC28782會啟動相應的復位動作。

智能功率控制(Intelligent Power Control, IPC)，支持多模式控制

UCC28782擁有獨特的智能功率控制(Intelligent Power Control, IPC)。通過配置IPC引腳，可以獲得如下收益：(1) 減小輕載和空載損耗 ，比如實現(xiàn)空載輸入損耗小于75mW；(2)改善低輸出電壓（如5V，9V）的輕載效率；(3) 減小低輸出電壓burst mode的輸出電壓紋波，對于需要恒流輸出的應用，可有效減少電流紋波； (4) 減小低輸出電壓的過功率限制值；(5)配合S13引腳實現(xiàn)PFC啟?？刂?PFC Disable Control)，大功率適配器(>=75W)在低輸出電壓（如5V，9V）可disable PFC進一步提升中低負載下的效率。

審核編輯：郭婷