Blog về công ty MPS HR1211GY Bộ điều khiển PFC đa chế độ và LLC chế độ dòng điện có điều khiển giảm tiếng ồn có thể lập trình

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. cung cấp và tái chế bộ điều khiển PFC đa chế độ và chế độ dòng điện LLC của MPS HR1211GY với tính năng điều khiển triệt tiêu tiếng ồn âm thanh có thể lập trình.

I. HR1211GY Tổng quan sản phẩm

HR1211GY (HR1211GY-0001-Z) là bộ điều khiển cộng hưởng PFC+LLC kỹ thuật số, tất cả trong một do MPS (CoreSource Systems) ra mắt, được thiết kế đặc biệt cho các bộ nguồn chuyển mạch ngoại tuyến công suất cao từ 65W đến 300W. Chip tích hợp mạch hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) đa chế độ phía trước với bộ điều khiển cộng hưởng LLC chế độ dòng điện phía sau. Nó có tính năng sáng tạo là hệ thống điều khiển triệt tiêu tiếng ồn âm thanh có thể lập trình. Tận dụng lõi kỹ thuật số tích hợp và giao diện cấu hình tham số UART, nó mang lại hiệu suất cao và hệ số công suất tuyệt vời trên toàn bộ dải tải, đồng thời giải quyết vấn đề tiếng ồn âm thanh của máy biến áp và cuộn cảm phổ biến trong bộ chuyển đổi, bộ nguồn màn hình, bộ nguồn công nghiệp. Đây là giải pháp điều khiển ưu tiên cho sạc nhanh PD công suất cao, bộ nguồn tất cả trong một, trình điều khiển LED và bộ nguồn lưu trữ năng lượng công nghiệp.

Các giải pháp PFC+LLC tương tự truyền thống có các tham số phần cứng cố định, khiến chúng rất dễ bị tiếng ồn âm thanh trong các chế độ bùng nổ tải nhẹ; Ngược lại, HR1211GY sử dụng kiến trúc kỹ thuật số-tương tự lai, cho phép điều chỉnh phần mềm linh hoạt các chế độ hoạt động của tầng PFC và tầng LLC, dải tần số và thời gian bùng nổ — mà không cần sửa đổi các thành phần ngoại vi. Điều này tránh chính xác dải tần số 200 Hz đến 2 kHz, nhạy cảm với tai người, đạt được sự tối ưu hóa cân bằng giữa tiếng ồn và hiệu suất.

II. Kiến trúc cốt lõi và nguyên lý hoạt động của HR1211GY

1. Tầng PFC: Điều khiển dòng điện trung bình kỹ thuật số đa chế độ CCM/DCM lai

PFC sử dụng công nghệ điều khiển dòng điện trung bình kỹ thuật số được cấp bằng sáng chế, hỗ trợ chuyển đổi tự động giữa CCM (Chế độ dẫn liên tục) và DCM (Chế độ dẫn không liên tục):

Điều kiện tải nặng (CCM): Giảm dòng điện đỉnh MOSFET, mở rộng dải công suất đầu ra, đáp ứng các thông số kỹ thuật chặt chẽ về hài và hệ số công suất, và dễ dàng tuân thủ IEC 61000-3-2;

Điều kiện tải trung bình (lai CCM/DCM): Cân bằng tổn thất chuyển mạch và tổn thất dẫn điện;

Điều kiện tải nhẹ / chờ (DCM + chế độ bùng nổ mềm kỹ thuật số có thể cấu hình): Cùng với chiến lược triệt tiêu tiếng ồn âm thanh, nó có thể giảm tần số chuyển mạch để giảm thiểu tiếng rít do biến dạng từ tính trong cuộn cảm.

Bù độ dốc có thể lập trình 4 bit tích hợp giúp triệt tiêu hiệu quả các dao động dưới hài và cải thiện độ ổn định vòng lặp hệ thống.

2. Tầng LLC: Điều khiển cộng hưởng chế độ dòng điện (Trạng thái ổn định / Nhảy tần số / Chế độ bùng nổ — Ba chế độ)

Không giống như LLC chế độ điện áp truyền thống, HR1211GY sử dụng điều khiển chế độ dòng điện, mang lại phản hồi vòng lặp nhanh hơn và độ ổn định quá độ tải mạnh hơn, đồng thời hỗ trợ chuyển đổi thích ứng giữa ba chế độ hoạt động:

Chế độ liên tục trạng thái ổn định: Duy trì chuyển mạch liên tục trong dải tải trung bình đến nặng để đảm bảo ZVS ổn định trong khoang cộng hưởng;

Chế độ bỏ qua: Đối với tải trung bình đến nhẹ, bỏ qua các chu kỳ chuyển mạch không liên tục để giảm tổn thất;

Chế độ bùng nổ có thể điều khiển tần số kỹ thuật số: Đối với tải cực thấp hoặc chế độ chờ; đóng vai trò là cơ chế cốt lõi để triệt tiêu tiếng ồn âm thanh có thể lập trình.

Chip tích hợp Điều chỉnh thời gian chết thích ứng (ADTA) và Bảo vệ chế độ điện dung (CMP), đảm bảo Chuyển mạch điện áp bằng không (ZVS) cho MOSFET phía sơ cấp trong toàn bộ hoạt động, do đó ngăn ngừa tăng tổn thất và tiếng ồn khuếch đại do chuyển mạch cứng trong hoạt động điện dung.

III. Điều khiển triệt tiêu tiếng ồn âm thanh có thể lập trình

Tiếng ồn âm thanh của bộ nguồn chủ yếu bắt nguồn từ sự từ biến của cuộn cảm công suất và máy biến áp cộng hưởng; các xung tần số thấp trong chế độ bùng nổ tải nhẹ rất có khả năng rơi vào dải cảm nhận thính giác của con người. HR1211GY triển khai giảm tiếng ồn đa chiều có thể lập trình thông qua các thanh ghi kỹ thuật số, với các phương pháp điều khiển cốt lõi sau:

1. Giới hạn trên và dưới có thể lập trình cho chế độ bùng nổ

Tùy chỉnh dải tần số bắt đầu/dừng bùng nổ để dịch chuyển tần số hoạt động bùng nổ ra khỏi dải 200 Hz – 2 kHz, nhạy cảm với thính giác con người; cấu hình tần số bùng nổ tối đa/tối thiểu và ngưỡng trễ bùng nổ.

2. Thời gian bùng nổ chuyển mạch mềm kỹ thuật số

Hỗ trợ kích hoạt/hủy kích hoạt dần các xung bùng nổ, loại bỏ các đột biến dòng điện do chuyển mạch cứng truyền thống gây ra và giảm nguồn kích rung từ cuộn cảm.

3. Chiến lược giảm tiếng ồn phối hợp PFC và LLC hai giai đoạn

Cấu hình đồng bộ các điểm hạ chuyển đổi và ngưỡng chuyển đổi chế độ cho cả hai giai đoạn thông qua UART để ngăn chặn tiếng ồn đập do PFC và LLC hoạt động ở tần số thấp một cách độc lập.

4. Cấu hình linh hoạt các ngưỡng tải

Các điểm tải vào/ra chế độ nhảy tần số và chế độ bùng nổ có thể tùy chỉnh cho phép các nhà thiết kế tinh chỉnh hiệu suất tiếng ồn dựa trên đặc tính của máy biến áp và cuộn cảm, mà không cần thay thế các thành phần từ tính.

So sánh ưu điểm: Các giải pháp giảm tiếng ồn của bộ điều khiển tương tự chỉ dựa vào các tham số phần cứng RC cố định; HR1211GY cho phép tối ưu hóa hiệu suất tiếng ồn dựa trên phần mềm bất kỳ lúc nào trong quá trình R&D, gỡ lỗi và sản xuất hàng loạt, giúp rút ngắn đáng kể chu kỳ lặp lại cho các thành phần từ tính.

IV. Các tính năng tích hợp phần cứng chính của HR1211GY

Nguồn dòng khởi động điện áp cao tích hợp

Loại bỏ nhu cầu về điện trở khởi động truyền thống; khi mất nguồn AC đầu vào, chân điện áp cao được sử dụng lại làm mạch xả tụ X, loại bỏ nhu cầu về điện trở xả bên ngoài, đáp ứng các quy định an toàn và hợp lý hóa BOM.

Mạch điều khiển phía cao và phía thấp tích hợp

Một chip duy nhất trực tiếp điều khiển các MOSFET PFC và các MOSFET cầu trên và dưới phía sơ cấp LLC, đơn giản hóa bố cục PCB.

Tiêu thụ điện năng không tải cực thấp

Logic điều khiển chờ được tối ưu hóa giảm tiêu thụ điện năng không tải xuống dưới 100 mW, dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng EuP và CoC Cấp 6.

Giao diện cấu hình kỹ thuật số UART

Khi được sử dụng với phần mềm GUI trực quan chính thức của MPS, giao diện này cho phép đọc và ghi các thanh ghi bên trong để cấu hình tần số, ngưỡng bảo vệ, tham số giảm tiếng ồn và các điểm chuyển đổi chế độ; các tham số có thể được lưu trữ trong bộ nhớ không bay hơi MTP trên chip cho sản xuất hàng loạt.

V. HR1211GY Cơ chế bảo vệ toàn diện

Khóa điện áp thấp đầu vào (UVLO), Bảo vệ quá áp đầu ra (OVP)

Bảo vệ quá dòng (OCP), Bảo vệ quá tải (OPP) PFC/LLC độc lập

Bảo vệ quá nhiệt trên chip (OTP), Bảo vệ ngắn mạch đầu ra (SCP)

Bảo vệ chế độ điện dung LLC, Khóa/Khởi động lại tự động có thể cấu hình khi lỗi

VI. Tóm tắt các thông số điện chính cho HR1211GY

Dải điện áp đầu vào AC: 85 V – 265 V AC

Tần số chuyển mạch tối đa có thể lập trình: Lên đến 250 kHz

Gói: SOIC-20 (HR1211GY)

Kiến trúc điều khiển: PFC dòng điện trung bình kỹ thuật số + LLC chế độ dòng điện

Giao diện truyền thông: UART phần cứng

VII. Các kịch bản ứng dụng điển hình cho HR1211GY

Bộ sạc nhanh đa cổng USB PD 3.1 100W – 240W (lựa chọn ưu tiên cho các giải pháp nguồn GaN)

Bộ nguồn tích hợp cho máy tính xách tay và PC tất cả trong một

Bộ nguồn cho TV và màn hình màn hình lớn

Bộ nguồn chuyển mạch công nghiệp và bộ sạc pin lưu trữ năng lượng

Bộ nguồn trình điều khiển LED công suất cao ngoài trời