對更小、更有效率電源供應器的需求與日俱增，推動了氮化鎵 (GaN) 型功率級的快速普及。在 AC/DC 變壓器市場中，製造商正快速運用 GaN 返馳式轉換器，以功能日益強大但體積更小的變壓器，來協助擴大 USB Type-C® 連接成長。
雖然這讓人感到振奮，但電源供應設計人員也必須同時降低系統成本和複雜性。返馳式轉換器設計的最新創新技術無需使用裝置偏壓輔助繞組 (「無輔助」)，同時又能兼顧效率。
在本文中，我將探討 TI 的 UCG28826 整合式 GaN 返馳式轉換器如何協助您克服 AC/DC 變壓器設計挑戰。
拆除變壓器輔助繞組
實現優異返馳設計的常見障礙是來自產生轉換器偏壓的需求。如 圖 1 中所示，典型的返馳電源將透過輔助變壓器繞組產生轉換器偏壓，這與附加的偏壓電源轉換電路一起成為成本更高、元件數量更多和功率損失的來源。
圖 1 典型 VCC 偏壓電源轉換和感測電路在 USB 電力輸送 (PD) 轉接器中，產生轉換器偏壓的不良影響更為明顯，該轉接器提供可變的輸出電壓以適應不同的負載要求。由於輔助繞組電壓與輸出電壓成正比，因此您必須設定匝數比，以確保在輸出電壓為最低時偏壓供應電壓 (VCC) 維持高於最小操作電壓。因此，從最低輸出電壓到最高輸出電壓的轉變將使輔助繞組電壓增加許多倍 (如 圖 2 中所示)，進而對 VCC 針腳造成高電壓應力。這需要使用額外的偏壓電源轉換級，進而會降低效率並增加解決方案的複雜性。
圖 2 返馳輸出電壓對輔助繞組電壓影響的範例UCG28826 透過引入自我偏壓管理解決了這項挑戰。如 圖 3 中所示，自偏壓可讓裝置透過與切換節點的連接有效地收集偏壓能量。裝置接著會將收集到的能量傳輸給 VCC 電容器充電，電源供應器即可進行有效率的偏壓電源管理，而無需使用輔助繞組、偏壓電源轉換電路及任何其他相關元件。無輔助返馳設計有助於降低系統成本、尺寸和複雜性，同時提升效率。
圖 3 具有自偏壓和無輔助感測功能的 UCG28826 方塊圖透過整合式轉換器解決方案減緩 EMI
使用提供更高整合程度的轉換器時，常見的缺點是設計彈性會降低。例如，為了減少電磁干擾 (EMI)，常用的技術是將電阻器與金屬氧化半導體場效電晶體 (MOSFET) 閘極串聯。相應地調整電阻值可調整切換節點電壓轉換速率，進而提供一種簡單的方式來微調返馳產生的 EMI。當然，將 MOSFET 整合至返馳式轉換器後，將無法達成此目標，進而減少了可調性並增加達到 EMI 合規性所需的設計時間。
UCG28826 引入了多種設計可配置性選項。透過調整連接至其中一個專用配置針腳的電阻器值，您可以修改幾個不同的參數，包括閘極驅動強度。接著您可調整 MOSFET 導通時的切換節點電壓轉換速率，以微調 EMI。
圖 4 採用簡化返馳設計的 UCG28826結論
隨著 USB Type-C 生態系統在我們日常生活中的普及，對製造更小巧、更強大且更有效率的 AC/DC 變壓器的需求也不斷增加。如 UCG28826 無輔助 GaN 返馳式轉換器等裝置可讓您打造此類電源供應器，同時降低系統成本和複雜性。
其他資源
- 下載 UCG28826 產品規格表。
- 查看 UCG28826 評估模組使用指南。
- 查看返馳和返馳架構頁面、GaN 技術頁面和 USB Type-C 技術頁面。
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