作者： Daniel Shen

近日德州儀器（TI）推出了最新一代ACF Controller UCC28782。TI一直致力于最新AC-DC變換技術(shù)的開發(fā)，2018年上半年率先量產(chǎn)業(yè)界第一顆ACF Controller UCC28780。經(jīng)過近2年的打磨， UCC28782在集成度和性能上都有顯著提升，必將進(jìn)一步助力適配器小型化。

1. 快充推動(dòng)適配器小型化

近年來，隨著手機(jī)快充技術(shù)與USB Type C PD的普及，手機(jī)和電腦筆記本等便攜式電子設(shè)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(jī)和電腦筆記本適配器（以下簡(jiǎn)稱：適配器）體積增加。然而，消費(fèi)者總是希望適配器盡可能輕便小巧。以20W手機(jī)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(huì)增加到150cm3，消費(fèi)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(shí)現(xiàn)。從下表是幾種典型適配器功率密度對(duì)比。

幾種典型適配器功率密度對(duì)比

為了提升功率密度，必須盡可能提升電源效率和提高開關(guān)頻率，軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是達(dá)到以上目的的主要方法。傳統(tǒng)適配器大多采用準(zhǔn)諧振反激拓?fù)洌≦uasi Resonant Flyback，QR），也稱為臨界模式無源鉗位反激（Transition Mode Passive Clamp Flyback，TM PCF）。準(zhǔn)諧振反激具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易等優(yōu)點(diǎn)，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?fù)洹Ｗ罱K，有源鉗位反激拓?fù)洌ˋctive Clamp Flyback，ACF）在眾多拓?fù)渲忻摲f而出。ACF拓?fù)渫ㄟ^有源鉗位的方式實(shí)現(xiàn)功率管軟開關(guān)，既減小開關(guān)損耗，提高轉(zhuǎn)換效率，又支持更高開關(guān)頻率，充分發(fā)揮新型功率管氮化鎵GaN的優(yōu)勢(shì)，且利于磁元件小型化。然而，相比QR拓?fù)洌珹CF拓?fù)鋵?duì)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(shì)。

ACF與PCF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)比

3. 最新一代ACF Controller UCC28782詳細(xì)解析

UCC28782憑借優(yōu)異的設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)ACF拓?fù)涓吖β拭芏鹊耐瑫r(shí)，保持全電壓范圍全功率段高效率。先進(jìn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)和死區(qū)控制可在寬輸入電壓和寬輸出電壓范圍內(nèi)均實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)(Zero Voltage Switching, ZVS)。多模式控制在保持高效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)Burst mode音頻噪聲消除和輸出紋波減小。通過可調(diào)開關(guān)頻率（最高可達(dá)1.5MHz），集成Boost自供電電路，內(nèi)置burst mode補(bǔ)償電路和獨(dú)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(dá)到更高效率。下面重點(diǎn)介紹UCC28782的幾個(gè)特色功能：

UCC28782典型應(yīng)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(duì)比傳統(tǒng)的1 winding+LDO和2 windings + LDO，節(jié)省外部器件，而且最關(guān)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(dòng)放電(Active X-cap Discharge)，提升空載效率

UCC28782具備X電容主動(dòng)放電，可以避免被動(dòng)式X電容放電電阻的損耗，有效提高空載效率。同時(shí)，XCD引腳還具備故障快速復(fù)位功能，在檢查到AC line恢復(fù)之后，UCC28782會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的復(fù)位動(dòng)作。

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

UCC28782擁有獨(dú)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(shí)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(duì)于需要恒流輸出的應(yīng)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(shí)現(xiàn)PFC啟停控制(PFC Disable Control)，大功率適配器(>=75W)在低輸出電壓（如5V，9V）可disable PFC進(jìn)一步提升中低負(fù)載下的效率。

4. 其他設(shè)計(jì)支持

UCC28782 Datasheet：https://www.ti.com/lit/gpn/ucc28782

UCC28782評(píng)估板：https://www.ti.com/tool/UCC28782EVM-030