STNRG011 给300W之内的电源设计带来更多的便捷

  1. 总述

                     STNRG011是ST 18Y 推出的一款Digital combo multi-mode PFC and time-shift LLC resonant controller,主要用于300W 以内的电源设计。

  1. 内部Block:                  

                        STNRG011 Block Diagram
                           上述Block 内设清晰,共6 部分:分别高压输入,PFC 控制,LLC 控制,半桥输出,电源管理和总线集成部分。

                                    --------PFC随着输出功率变化通过Valley Skipping switch切换TM/Valley Skipping/DCM模式下工作,通过软件参数调节,从而达到最佳的PF值。

                                    --------LLC谐振半桥类似ST L6599的工作模式。谐振参数也是可以通过内部软件参数调制,从而达到最佳工作模式。

                                   -------电源管理单元,主要由8bits MCU 8051+ADC & Scheduler + Communication & Memory etc 组成。NVM(non-volatile memory)内部固化相关软件,研发人员只需要从固化软件下拉菜单挑选相应选项来达到对电源优化处理。减少很多过去只能通过修改硬件参数来完成的事。一句话给设计者带来极大的方便。(具体怎样修改参数,及具体参数的固有意义,请参考UM2340)。另注意的是,STNRG011 还提供TX/RX一组PIN脚,可以外接E2PROM,此E2ROM对电源起“黑匣子”功能。.


  1. 人机界面的应用:

为了方便开发者对NVM进行编程;为了便于开发者对Power Supply实时监控;为了便于开发者对故障准确分析。ST开发一套GUI(graphical user interface)便于使用者能方便完成各种操作。

a.  GUI 具体功能特点:

采用STNRG011 GUI进行监控和配置。说明了STNRG011 PFC/LLC控制器的主要参数,允许实时监控控制器的关键参数(如瞬时功率,工作方式PFC,输入电压VCC etc...);STNRG011 GUI还提供了                       一种简单直观的调优方式,STNRG011NVM参数(每个参数都列在GUI中)。为了方便供应设计师的活动,STNRG011GUI嵌入了综合校准PFC参数。校准可以是自动执行(假设交流电源和直流负载具有                               GPIB远程功能)或半自动(GUI提示用户在NVM中进行修正);如果在设计中有一个可选的E2PROM,STNRG011GUI是能够的解码存储在E2PROM中的故障和事件历史消息;它也可以用固件补丁编程可选的                      E2PROM。STNRG011GUI需要一个STEVAL-PCC020V1接口板连接到STNRG011控制器和PC。STNRG011GUI与WindowsXP、Windows7/8、10兼容。通过电脑,具体能完成下面工作:

                                   -----实时监测STNRG011 PFC & amp及LLC参数变化;

                                   -----对STNRG011特定信息进行解码;

                                   -----通过Ki/Kp调整,能自动对PFC参数校准;

                                   -----获取NVM内参数;

                                   -----通过对E2PROM访问能访问到故障瞬间及事件历史记录

                                   -----获取特定补丁NVM测试修正

                                   -----对STEVAL-PCC020V1界面板固件进行升级;
                           b.  连线方式:

                                       ST GUI有一个Linker(STEVAL-PCC020V1)通过USB 接口连接到PC .(下图分别为原理连线图,及实物连线)
                                       原理连线图
                                       实物连线

 

                                            c.   GUI 界面:

                                                         GUI 给我们提供监控界面,能让我们在线了解实时的工作状况;


                                                         GUI界面
                    4.   150W 案例展示 (detail AN5118):    
                           A.  Power规格设计参数:
                                150W 电源设计参数

                                  B.  Schematic:
                                       150W 参考电路
                                   C. Test data.

                                                测试性能包括:电性能,PFC测试,EMI 测试 和热成像。
                                                 150W 电气性能测试
                                                   150W PF值测试
                                                   150W EMI 测试
                                                  150W热成像测试
                                        D.VNM 参数最佳配置:

                                                   丰富的NVM 参数配置,给电源的设计及调试带来极大的方便。
                                                        NVM参数配置-1
                                                           VNM参数配置-2
                                                          NVM参数配置-3
 5.    小结:

STNRG011集成了LLC和PFC电路的综合保护,包括过压、过流、欠压、浪涌、反馈断开、抗电容保护和软启动; 其他包括集成功能包括LLC和PFC栅极驱动器、高压(800V)启动电路和线路传感,以进一步简化设计,提高可靠性和坚固性,并减少解决方案大小和BOM。还有一种X电容泄放回路,可以方便地遵守新的IEC62368-1视听和ICT设备安全标准,该标准正在取代美国和欧盟的60950和60065标准。创新部分主要在于STNRG011的数字控制和用户可编程性,可帮助设计人员优化效率和性能在整个负载范围内;并利用突发模式的操作在轻负载,以最大限度地提高效率;一个2针UART/I2C端口使主机系统能够监视和管理电源。与DSP或MCU解决方案不同,开发人员不需要编写任何程序,仅专注于应用程序,并享受高级数字控制器的所有性能和灵活性,这要归功于直观的GUI。

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