有源鉗位反激(ACF)變換器控制方案(2)

上期講解的是TI的UCC28780中的ACF控制策略，這次是ONsem的NCP1568中的ACF控制策略。同樣是一款ACF控制器，內部控制策略與UCC28780有很多相似之處，比如，峰值電流?？刂?，變頻控制等。不同的是，該控制策略根據負載的不同，將系統的工作狀態分為：主功率管和鉗位管同時工作的ACF模式，只有主功率管工作的DCM模式，主功率管ON-OFF工作的Skip模式，具體的描如下。

1）ACF模式：當處于中載或重載時，工作在ACF模式。此模式下，采用峰值電流?？刂浦鞴β使艿膶〞r間。在不同輸入和負載工況下，根據預先設定的負電流值，確定開關頻率的初值。在每個周期檢測ZVS的實現狀態，然后通過調節開關頻率的大小回調負電流值，實現主功率的ZVS。在該模式下，開關頻率隨著負載的降低而增加。

圖1 ZVS調節過程

在ACF模式中，開關頻率的最小值通過外部的電阻調節，可參考圖2。

圖2 開關頻率隨外部電阻的變化曲線

此外，為了確保每個周期有足夠的時間能驅動高側脈沖，設定鉗位管的最小導通時間為400ns。芯片內部針對主功率管也設定了最大的工作占空比，此占空比隨著頻率的增加而減小。

圖3 主功率管最大占空比隨頻率的變化曲線

在DCM轉換到ACF過程中，采用前沿調制的控制方式，將儲存在鉗位電容的能量緩慢釋放到輸出側，從而實現高側管的軟啟動開啟。在此過程中，橋臂中點電壓和副邊側電流會在一個周期內出現多個振蕩波峰，如圖4所示。從ACF模式到DCM模式的轉變同樣采用類似的方式，如圖5所示。

圖4 DCM到ACF模式切換中高側管軟開啟過程

圖5 ACF到DCM模式切換中高側管軟關斷過程

2）DCM模式：當負載降低時，變化器將從ACF轉變為DCM模式。在DCM模式下，為了保證較高的效率，只有主功率管正常導通，鉗位管處于關閉狀態。DCM的工作頻率由ACF模式的最大頻率，FB反饋電壓有關。在ACF模式和DCM轉換該過程中，有頻率折返的變化方式可供選擇。DCM的工作頻率也與所選擇的方式有關，見下表。

隨著負載的降低，DCM模式的工作頻率隨著降低（和ACF模式不同）。為了避免可聞噪聲的出現，DCM的最小工作頻率設定在25kHz。此時，反饋電壓信號Vfb為400mv。Skip模式和DCM模式之間的頻率調節采用滯環控制邏輯。

3）Skip模式：當負載繼續降低，開關頻率低于25kHz，變換器將進入Skip模式（類似于ON-OFF模式）。為了避免噪音，Skip電路通過ON-OFF周期限制在800hz，從而防止Skip模式期間的突發頻率進入可聽范圍。

圖6 Skip過程

根據上述的工作模式，該控制策略下的ACF的工作頻率隨負載的變化曲線如圖7所示。

圖7 頻率變化曲線

和UCC28780中控制策略一直將變換器工作于ACF模式不同，此控制策略只有在負載較重時工作于ACF變換器狀態。兩者的幾點比較如下：

（1） NCP1568使ACF工作與DCM反激模式，消除了鉗位管的導通損耗；

（2）雖然都無法保證逐周期的ZVS，但UCC28780死區控制過程要比NCP1568更加詳細，死區損耗要更小一些；

（3）兩者的頻率變化范圍都比較寬，但NCP1568要比UCC28780更寬，不利于變壓器的設計；

（4）兩者都采用帶有斜坡補償的峰值電流?？刂艫CF模式下的工作，不同的是NCP1568中采用II型誤差補償器，而UCC28780中采用III型誤差補償器；

（5）NCP1568中DCM和ACF模式切換過程中，副邊電流會出現雙波情況及電流突變，橋臂中點電壓會出現大幅度振蕩，這對EMC的設計不太友好。