STNRG011芯片功能详解

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我们今天给大家介绍一下STNRGTM 方面的内容。

简化数字功率转换设计

 

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STNRG011:完整集成数字组合控制器

STNRG011的ROM基于Time Shift LLC和多模式PFC与高压一体全集成数字控制

STNRG011 核心竞争优势

更少的周边元器件

        • 由于源代码,800V高压启动电路和集成X电容放电电路可以减小BOM成本

管脚数量少

        • SO20封装

空载功耗(指标<100mW)

        • 低功耗模式和X电容放电功能

更好的轻载效率

        • 加强Burst-mode. 改进的 PFC功能

更好的动态响应

        TimeShift LLC 控制

PFC部分优化

        • 斜坡增强恒定开通时间(reCOT) multimode输入电压前馈, THD优化器, 频率显示和跳跃控制

安全操作

        • PFC和半桥的所有保护均可设置

灵活的、可配置的和通讯功能

        • FPGAemulator to develop and validatealgorithms and software

        • 具备UART接口提供监控功能和黑匣子记录器

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完全ACDC 高压数字解决方案

所有高压、采样和控制线路均集成在SO20封装内

现有算法的技术水平可以保证全负载范围内的高性能和高效率(指标<100mW@空载)

ROM软件具备嵌入调整和配置参数的简单功能

硬件和软件开发

算法、软件开发和验证

软件、算法的开发调试基于高效的FPGA模板

ROM解决方案和风险管理

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STNRG011 概述

STNRG011的两级控制:

        • TM PFC预处理器

        • 谐振LLC隔离DC/DC转换器

STNRG011是一个高集成度的数字控制器,包含以下:

        • 带有ROM存储器的M8051W内核MCU

        • 4 SMEDsPWM管理

        • 高压启动电路和X电容放电电路

        • PFC和LLC驱动器

        • 通讯接口(UART & I2C)

数字控制包含先进的算法:

        • PFC 性能 (斜坡增强固定导通时间Ramp Enhanced Constant On Time – RECOT *)

        LLC 性能(TimeShift control *)

        • 轻载效率管理(**)

* ST patented

** ST patent pending

 

 

STNRG011 用户化选择

固件管理SMPS描述已在之前的页面描述过(TM PFC+LLC)

FTP(NVM)存储器允许更改IC内部参数去满足不同的应用场合包括在SMPS生产过程中

可以通过补丁文件修改更新固件(调试或算法升级)

 

NVM关键参数

列举一些可以通过NVM调整的参数(无需硬件改动)

        • 保护行为(锁死 / 自恢复)

        • 保护级别& 时序

        • 比较器的滤波参数和阀值电压

        • PFC 软启动

        • PFC 环路参数

        • PFC 轻载工作模式

        • PFC RECOT 参数(on the fly THD adjustment)

        • PFC 最大工作频率PFC正常、最小(UVP)和最大(OVP)输出电压

        • LLC 死区时间

        • LLC 安全启动和软启动参数

        • Burst mode 控制(in/out 阀值, burst 个数定义)

 

ADP开关电源系统框图实例

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加强驱动和高压电路

LLC集成高压驱动器

集成高压启动和线电压检测电路

AC掉电检测和X电容放电

线电压欠压保护

浪涌检测

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• ON-CHIP 高压半桥驱动器: 

    • 专门针对LLC设计 

    • 耐压达600V 

    • 1A 峰值电流驱动能力 

    • 匹配通道延时 

    • dV/dt 承受+/- 50V/ns

• ON-CHIP 低压驱动器: 

    • 针对PFC拓扑设计 

    • 耐压达20V 

    •1A 峰值电流驱动能力

 

通讯和外部存储

2 pins for communication:

        • UART 与其他微处理器的接口(例如,与TV次级侧的主CPU)

            • 功耗信息

            • 黑匣子信息

        • I2C 与外部存储器间的接口

            • 补丁信息

            • 黑匣子

        • FTP(FewTime Program)编程

 

 

PFC资源与算法
 

 

PFC资源

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PFC SMEDs

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PFC算法

双速度回路斜坡增强固定持续时间 (ST专利)

        • 可以实现优良的PF值、THD和动态响应

        • 新“斜坡”补偿(专利): 补偿输入电容负载实现高PF值

 

多模式操作

        • TM @ medium / 重载

        • TM, Valley skipping & skipping area @轻负载

        • Burst mode @ 特别轻负载

 

 

RECOT概念

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THD优化器

增强固定导通时间控制努力减小AC输入电流在过零处存在导通死角并造成电流畸变的影响:

         如果与根据反馈环路电压计算出了Ton相比,Re-COT的补偿效果更好。因为在开始计算Ton周期的时候,定义最小电流电平,这就允许PFC有能力处理更多的能量。这不仅包含给MOS充电的能量,也使在线电压很低的情况下,能量传输更加高效。

此外,Re-COT 可在大的输入滤波电容存在的情况下补偿回流的能量(电流)

 

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LLC资源与算法
 

 

LLC资源

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LLC SMEDs

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LLC算法

Time-shift 控制(ST 专利)

        • 提高动态性能

        • 反馈环路补偿电路更简单

         输入电压纹波抑制(>50dB)

增强特性与保护

        • 安全启动

        • 反容模保护

        • 过电流保护管理

Burst mode操作

        • LLC控制burst mode

        • 固定脉冲个数

        • 在无切换阶段,大多数电路是关闭的(Icc = 500uA)

 

TimeShift 概念

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150W适配器 STNRG011

STEVAL-ISA173V1评估板特性:

输入: 90~264Vac, 45~65 Hz

输出:12Vdc/12.5A

待机损耗: Pin< 100mW

MHR 满足EN61000-3-2class D and JEITA-MITI class D

EMI 满足EN55022class B

黑盒&工厂数据

I/Fboard & PC GUI 可用

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LLC工作模式

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LLC动态响应性能

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性能检测

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STNRG011芯片功能详解

STNRG011(完整集成数字组合控制器)的核心竞争优势有更少的周边元器件、管脚数量少、空载功耗、更好的轻载效率、更好的动态响应、PFC部分优化、安全操作、灵活可配置的和通讯功能。