有源钳位反激(ACF)变换器控制方案(3)

这期内容同样是关于现有的ACF控制器SZ1131中的控制方案。该控制器出自Silanna 半导体公司。不过，与前面两种控制器中实现的ACF专用控制策略不同的是，该控制器将ACF所需要的钳位管和反激控制器结合，实现ACF的功能控制。因此，该控制器使ACF适配器具有更小的封装体积和更高的功率密度输出。

图1 SZ1131内部架构

图1所示为SZ1131的应用电路结构。该控制器将反激控制器、有源钳位功率管、有源钳位驱动、和高压启动电路模块集成在一个芯片上，使系统电路设计中省去了钳位管和钳位电路的元件和电路安排，从而实现更小的体积和更高的功率密度。从公司官网了解到，该控制芯片可以满足100W的ACF样机设计。此外，该控制芯片也集成了过压、过流、过功率、过温等保护功能，实现系统的安全工作。该芯片的内部框图如图2所示。

图2 SZ1131内部框图

虽然该控制芯片表面上采用反激控制器实现ACF的控制功能，但在实际控制过程中也考虑到ACF的所需的ZVS调节。根据芯片手册，该控制芯片将全负载范围内的ACF的工作状态分为自适应的逐周期ZVS模式、轻载Burst模式、准谐振QR模式，自动调节的谷底导通VMS模式和低功耗模式。上述的几种工作状态在芯片手册中并没有详细说明，下面的内容仅为我个人的一些猜想。

1）自适应ZVS模式：通过检测桥臂中点电压，判断ZVS的实现状态，然后通过调节钳位管导通时间实现逐周期ZVS。在该模式中，通过峰值电流模控制实现输出电压的调节。

2）轻载Burst模式：该工作模式类似于UCC28780中的Burst模式。在该模式中既含有大的ON-OFF周期用于实现Burst模式，也包含小的开关周期用于实现功率管周期性开关动作。ON-OFF周期的占空比通过判断峰值电流控制信号的大小调节，开关周期内的控制逻辑和大负载下的自适应ZVS模式应该类似。

3）准谐振QR模式：该模式下可能使钳位管关闭，使系统工作在准谐振反激模式，实现低负载下较高的效率工作。根据内部框图可知，该模式通过检测辅助绕组电压实现控制动作。

4）自动调节的谷底导通模式：该模式下系统可能工作在DCM反激模式，通过调节谷底导通的位置，从而实现较高的工作效率。

具体的内部控制策略可能有所不同。采用该控制所实现的系统样机如图3所示。该样机实现65W的功率输出，功率密度达到30W/in3，效率可以达到94.5%。图4所示为该样机的工作波形，从波形中可以推测ACF正处于谷底导通模式或QR工作模式下。关于ACF系统样机将在下一期对比分析。

图3SZ1131 demo样机

图4 SZ1131样机工作波形