KOKT122 October 2024 UCG28826
더 작고 효율적인 전원 공급 장치에 대한 수요가 증가함에 따라 질화 갈륨(GaN) 기반 전력계의 빠른 확산이 증가하고 있습니다. AC/DC 어댑터 시장에서 제조업체들은 GaN 플라이백 컨버터를 빠르게 활용하여 점점 더 강력하면서도 더 작은 어댑터로 USB Type-C® 연결의 성장을 확장하고 있습니다.
이는 흥미롭지만 전원 공급 장치 설계자는 시스템 비용과 복잡성을 동시에 줄여야 합니다. 플라이백 컨버터 설계의 최근 혁신으로 효율성을 저하시키지 않으면서 장치 바이어스("보조")에 보조 권선을 사용할 수 있게 되었습니다.
이 문서에서는 TI의 UCG28826 통합 GaN 플라이백 컨버터가 AC/DC 어댑터 설계 과제를 극복하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴보겠습니다.
뛰어난 플라이백 설계를 달성하는 데 필요한 일반적인 장애물은 컨버터 바이어스를 생성해야 하는 필요성에서 발생합니다. 그림 1에서 보듯이, 일반적인 플라이백 전원 공급 장치는 보조 변압기 권선을 통해 컨버터 바이어스를 생성합니다. 이는 추가 바이어스 전력 변환 회로와 함께 더 높은 비용, 더 많은 부품 수 및 전력 손실의 원인이 됩니다.
컨버터 바이어스를 생성할 때 원치 않는 효과는 다양한 부하 요구 사항을 수용할 수 있도록 가변 출력 전압을 제공하는 USB PD(Power Delivery) 어댑터의 경우 더 분명합니다. 2차 권선 전압은 출력 전압에 정비례하기 때문에 출력 전압이 가장 낮을 때 바이어스 공급 전압(VCC)이 최소 작동 전압보다 높게 유지되도록 변환 비율을 설정해야 합니다. 따라서 최저 출력 전압에서 최고 출력 전압으로 전환하면(그림 2의 예 참조) 보조 권선 전압이 여러 번 증가하여 VCC 핀에 높은 전압 스트레스가 발생합니다. 이렇게 하려면 효율성을 줄이고 솔루션 복잡성을 높이는 추가 바이어스 전력 변환 단계를 사용해야 합니다.
UCG28826은 자기 편향 관리를 도입하여 이러한 과제를 해결합니다. 그림 3에 나와 있는 것처럼, 자체 바이어싱은 장치가 스위치 노드로의 연결을 통해 바이어스 에너지를 효율적으로 수집할 수 있도록 합니다. 그런 다음 이 장치는 수확된 에너지를 전송하여 VCC 커패시터를 충전하며, 전원 공급 장치는 보조 권선, 바이어스 전력 변환 회로 및 추가 관련 부품을 사용하지 않고도 효율적인 바이어스 전원 관리를 달성할 수 있습니다. 보조 플라이백 설계는 시스템 비용, 크기 및 복잡성을 줄이는 동시에 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
더 높은 수준의 통합을 제공하는 컨버터를 사용할 때의 일반적인 단점은 설계 유연성이 감소한다는 것입니다. 예를 들어, EMI(전자기 간섭)를 줄이기 위해 인기 있는 기술은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트와 직렬로 레지스터를 활용하는 것입니다. 저항 값을 적절히 조정하면 스위치 노드 회전율이 조정되어 플라이백에서 생성되는 EMI를 손쉽게 세부 조정할 수 있습니다. 물론 플라이백 컨버터에 MOSFET을 통합하면 이 작업이 불가능해져 튜닝성이 떨어지고 EMI 규정 준수에 필요한 설계 시간이 늘어납니다.
UCG28826에는 다양한 설계 구성 옵션이 도입되었습니다. 전용 구성 핀 중 하나에 연결된 저항 값을 조정하면 게이트 드라이브 강도를 포함한 몇 가지 다른 매개 변수를 수정할 수 있습니다. 그런 다음 MOSFET 턴온 시 스위치 노드 회전율을 조정하여 EMI를 세부 조정할 수 있습니다.
일상 생활에서 USB Type-C 에코시스템이 확산되면서, 더 작고, 더 강력하며, 더 효율적인 AC/DC 어댑터를 만들어야 하는 수요가 계속 증가하고 있습니다. UCG28826 보조 GaN 플라이백 컨버터와 같은 장치를 사용하면 이러한 전원 공급 장치를 만드는 동시에 시스템 비용과 복잡성을 줄일 수 있습니다.
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