應用方案
聚焦用戶需求，持續技術革新
專注于：電源/新能源，運動控制，醫療，汽車電子等行業的器件及方案應用。
在眾多大功率隔離DC-DC變換器拓撲中，移相全橋變換電路以其獨特的優勢在各類電源產品中一直經久不衰：
首先，移相全橋變換電路拓撲具有寬范圍輸入的特點，與LLC諧振變換器不同，它通過對兩個50%占空比驅動信號的相移控制調節輸出電壓，相移在0~180度范圍內線性調節，因此可以寬范圍調節輸出電壓，同時適應電池等寬范圍輸入電源工作。
其次，移相全橋變換器使用固定開關頻率，磁性元件和電容等無源器件設計相對簡單，EMI控制容易。
再次，移相全橋變換器可實現原邊MOS管零電壓開通（ZVS），極大的降低了開關損耗，提升了電源效率，可實現高頻、高效、高功率密度的設計目標。
由于以上特點，移相全橋變換器應用非常廣泛，如電焊，船舶，服務器電源，航空電源等等。鍇威特推出的性能優越的移相全橋控制模擬芯片CSV3951，使硬件工程師完全脫離了對軟件的依賴，對該拓撲的應用設計更加得心應手。
移相全橋拓撲原理簡介
圖2為經典移相全橋拓撲，原邊四個MOS管控制時序如圖3所示。通過對QA和QC管的移相控制可以調節橋臂中點電位差Vp的寬度，經過副邊整流濾波后直接調節輸出電壓。
圖2 移相全橋拓撲
圖3 移相全橋拓撲工作波形
由于原邊電流Ip的續流作用，在所有原邊MOS管QA-QD開通前，死區時間內體二極管都將先導通，從而可實現零電壓開通（ZVS）。
對于較高輸出電壓的應用，副邊QE和QF可以直接用二極管代替，對系統效率影響不大。但對低壓大電流輸出，一般需要用同步整流功能來減小因二極管引起的功耗和發熱。
對于副邊整流管QE和QF發出驅動信號一般通過對原邊驅動進行延遲實現，但由于不同負載下Ip電流換向需要的時間略微不同，因此對副邊整流管開通延遲根據負載進行動態優化，可以實現更高效率。
CSV3951簡介
鍇威特推出的移相全橋控制器CSV3951性能優異，內置基準源和誤差放大器，反饋控制模式可選擇電壓模式或峰值電流模式，可實現同步整流主動控制，外部死區時間可調，并具備完善的輕載功耗管理模式，使工程師們的設計應用靈活多變。
典型的應用電路如下：
圖4 CSV3951應用框圖
圖5 鍇威特600W CSV3951應用DEMO
CSV3951芯片特性
● 增強型原邊零電壓開關（ZVS）
● 可調副邊同步整流（SR）控制
● 可編程斜坡補償的峰值電流模式或電壓模式
● 可編程軟啟動和使能功能
● 開關頻率外部可調
● 輕載效率管理，包括(1)Burst模式(2)斷續模式
● 可編程自適應死區時間延遲
● 支持斷續模式的逐周期電流限制保護
● 極低的（150uA）啟動電流
● 支持主從并聯設計
● VDD欠壓保護
CSV3951應用領域
● 服務器電源
● 工業照明電源
● 電動汽車
● 高功率密度模塊電源
CSV3951性能測試結果
01效率曲線
02啟動波形
10ms/div
03穩態波形(Vin=400V, Vout=12V, Iout=50A )
2us/div
04輸出紋波測試(Vin=400V, Vout=12V, Iout=50A )
5us/div
05負載階躍測試(50A->5A->50A）
500us/div
06原邊MOS器件ZVS波形(Vin=400V, Vout=12V, Iout=50A )
200ns/div
CSV3951系統效率優化與輕載管理
01
原邊驅動死區時間和
原副邊驅動延遲動態優化功能
原邊兩個橋臂上下管驅動的死區時間可以分別通過管腳DELAB和DELCD的外接電阻設定。同時該死區時間還可以通過ADEL外部連接到CS的分壓電阻網絡來設置不同負載下的值，來適應不同負載需要的動態死區時間，從而盡可能減少MOS體二級管導通損耗，提高電路的轉換效率。該死區時間計算公式為：
其中RAB為串聯在DELAB的電阻，KA通過ADEL外部的分壓電阻網絡實現，為0-1的系數。CS為CS管腳上的電壓值。當需要固定死區時間時，ADEL接地，此時KA=0。
芯片還可自適應調節原邊開關與副邊同步整流器 (SR) 的開關延遲時間，此功能可增加同步整流管的導通時間以提高效率。延遲公式為：
其中RAB為串聯在DELEF的電阻，KEF通過ADELEF外部的分壓電阻網絡實現，為0-1的系數。CS為CS管腳上的電壓值，當需要初級開關與次級側同步整流器固定延遲時，ADELEF接地，此時KEF=0。
02
輕載同步整流（SR）DCM 功能
芯片可通過DCM引腳外部設置一個同步整流關閉閾值，當CS信號值低于此設計值時，則芯片關斷同步整流驅動信號。輕載條件下關閉同步整流，讓電路進入DCM工作模式，可以大幅度降低功率開關回路的環流引起的電路功耗，提高輕載效率。
100us/div
03
極輕負載Burst Mode功能
芯片有最小脈沖寬度設置引腳TMIN,通過該引腳設置最小導通時間，從而設置了MOS驅動連續工作的最小占空比。當環路控制決定的占空比小于芯片引腳參數設計的值，電流就會進入突發工作模式（Burst Mode）。突發工作模式由于長時間內開關管處于關閉狀態，可大幅度降低電路極輕載或空載下功耗。
下圖是極輕負載下的突發工作模式波形：
10ms/div
總結
CSV3951是一款適用于寬范圍輸入并帶有同步整流的移相全橋模擬控制芯片。其反饋控制方法可選擇峰值電流模式或電壓模式，帶有外部斜坡補償調節和外部環路補償器調節功能。芯片驅動的死區時間也可外部設置并根據負載動態調節，還帶有可調節的自適應原副邊驅動延遲，保證在寬范圍輸入和不同負載條件下都可實現ZVS，并減小死區損耗。
另外，用戶可外部設計同步整流驅動的啟停閾值，實現在輕載情況下的斷續工作模式，從而提高輕載工作效率。芯片還具有軟啟動時間可調，逐周期限流，VDD欠壓保護等其他豐富的功能，真正保障了芯片實現系統高效的同時，穩定可靠工作。
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