Per soddisfare le normative energetiche in evoluzione che richiedono una minore potenza di standby e una maggiore efficienza, gli ingegneri stanno progettando alimentatori che utilizzano modalità a carico leggero, come il funzionamento in modalità burst. Sebbene le modalità a carico leggero contribuiscano a ridurre al minimo la potenza in standby, esse presentano anche una nuova sfida, in quanto le parti magnetiche dell'alimentatore possono potenzialmente emettere un suono acuto. A chi è capitato di sentire un suono irritante di questo tipo provenire dall'alimentatore del proprio computer portatile è chiaro il motivo per cui è importante eliminarlo.
Per ridurre al minimo la potenza in standby, il rumore udibile e far sì comunque che i progetti rimangano economicamente convenienti è necessario ottimizzare attentamente l'intera soluzione di sistema CA/CC. È sempre più fondamentale far sì che tutti i componenti del sistema funzionino collaborando tra loro, ossia il controller del fattore di potenza boost (PFC), il CC/CC isolato che utilizza un induttore-induttore-condensatore (LLC) e la rettificazione sincrona (SR).
Rumore udibile
Quando si progetta un alimentatore per prodotti di elettronica di consumo come TV o alimentatori CA/CC, i progettisti nel campo dell'alimentazione devono affrontare le difficoltà di soddisfare i rigorosi requisiti di rumore acustico in modalità standby. Un metodo diffuso per ridurre la potenza in standby in presenza di carichi leggeri consiste nell'utilizzare una funzione in modalità burst integrata nei controller PFC e LLC. La modalità burst è una modalità operativa che disabilita periodicamente la commutazione in assenza di carico o con carico leggero sull'uscita. La disabilitazione della commutazione limita il consumo di energia dell'alimentazione quando il carico richiede solo una potenza minima. Uno svantaggio della modalità burst sta nel fatto che la frequenza di burst può essere sufficientemente bassa quando entra nel campo udibile. Ciò costituisce un problema quando l'alimentatore è destinato ad applicazioni consumer: nessuno vuole sentire un ronzio proveniente dalla TV durante la notte!
Aumentando o diminuendo lentamente la corrente di risonanza durante il burst, il controller PFC UCC28056 in modalità di transizione e il controller risonante LLC UCC256403 aiutano a prevenire il rumore udibile ed evidente, come mostrato nella Figura 1.
La capacità di aumentare o diminuire lentamente il valore della corrente di risonanza è una caratteristica fondamentale dell'algoritmo ottimizzato in modalità burst di UCC256403 e UCC256404. Combinata con il controllo isteretico ibrido, questo algoritmo ottimizzato in modalità burst contribuisce a ridurre al minimo il rumore udibile, consentendo al tempo stesso di ridurre il consumo di energia in standby e di ottenere una risposta ai transienti tra le migliori nella categoria. Come riferimento, le misurazioni del rumore udibile sono incluse nella sezione 9.6 (pagina 18) del “Manuale utente del modulo di valutazione UCC25640EVM-020”
PFC sempre attivo
Oltre a ridurre il rumore udibile con carichi leggeri, l'UCC256403 e l'UCC256404 possono migliorare ulteriormente le prestazioni a carico leggero dell'alimentatore CA/CC se combinati con il controller PFC UCC28056 in modalità a conduzione critica. La modalità burst dell'UCC28056 migliora significativamente l'efficienza a carico leggero e riduce la potenza in standby in assenza di carico. Questo miglioramento consente alle applicazioni di tenere il PFC sempre attivo pur rispettando rigorosi obiettivi in termini di efficienza e standby. Per le TV negli Stati Uniti, la versione 8.0 di Energy Star richiede un consumo di energia passiva in standby inferiore a 0,5 W. Altri standard locali, come la Direttiva sulla progettazione ecocompatibile Ecodesign Lot 6 nell'UE, richiedono specifiche simili.
In combinazione con la funzione integrata di avvio ad alta tensione di UCC256404, è possibile eliminare la necessità di un convertitore flyback ausiliario nonché i circuiti di segnale e di isolamento di piccole dimensioni necessari per abilitare e disabilitare il PFC. Questa configurazione consente di ridurre dimensioni, costi e complessità. La Figura 2 mostra un tipico alimentatore CA/CC per applicazioni TV, illustrando i risparmi di sistema e i vantaggi che l'utilizzo della soluzione UCC28056 e UCC256403 può aiutare a raggiungere.
Rettificazione sincrona
I raddrizzatori sincroni (SR) possono migliorare ulteriormente l'efficienza di un alimentatore CA/CC, migliorando l'efficienza tramite la sostituzione dei diodi di rettifica con MOSFET controllati attivamente sul lato secondario. La perdita di conduzione dei MOSFET SR è significativamente inferiore rispetto alle perdite di conduzione dei diodi Schottky. L'UCC24624 è un controller SR a doppio canale che funziona specificamente con una topologia LLC. Questo controller presenta un azionamento del gate proporzionale che prolunga il tempo di conduzione SR per ridurre al minimo la conduzione del body diode, consentendo una maggiore efficienza. Inoltre, l'UCC24624 ha una modalità di sospensione automatica per ridurre ulteriormente il consumo di energia in standby del sistema.
Conclusione
TI ha progettato i modelli UCC28056, UCC256404 e UCC24624 per collaborare fra loro, tenendo presente una soluzione a livello di sistema. Per questo motivo è lecito attendersi le migliori prestazioni nella progettazione volta a soddisfare i rigorosi standard in termini di potenza in standby e di rumore udibile.
Risorse supplementari
- Modulo di valutazione UCC25640x per valutare la soluzione CA/CC completa.
- Scoprite i nuovi aggiornamenti dei più recenti controller LLC UCC256403 e UCC256404 di TI nel rapporto applicativo “Migrazione verso UCC25640x da UCC25630x”.
- Ulteriori informazioni sul controllo isteretico ibrido e su come migliora la risposta ai transienti nella nota applicativa "Miglioramento della risposta ai transienti nei convertitori LLC mediante controllo isteretico ibrido".
- È possibile avviare rapidamente un progetto con il progetto di riferimento per Alimentatore CA/CC auxless da 336 W con prestazioni compatibili con 80 PLUS Platinum.
