基於ON Semiconductor NCP1568高功率密度有源鉗位PD 60W適配器方案

如何設計出體積又小,充電速度又快的適配器?那就必須從功率密度和開關頻率上去下手,在這兩個參數上儘可能地做到更高。頻率的高低將影響到變壓器的大小,如下圖所示,以一個60W的 USB PD設計來看,採用更高頻率和功率密度器件的RM8 LP變壓器的尺寸僅為RM10變壓器的1/3。

傳統的反激拓撲架構的開關內有變壓器和MOSFET,開關的時候會產生振鈴,振鈴將引起振鈴迴路的損耗,造成器件發熱和降低效率。振鈴同時還會產生很多高頻EMI。想要把這些高頻EMI吸收掉,就需要周圍有振鈴電路來吸收,這樣就造成了電能的損耗。相應的,如果需要電源的設計體積越小,那麼開關頻率就要越高,這樣就會帶來更多損耗。

而有源鉗位反擊拓撲中,會多增加一個MOSFET,多增加一個電容,但同樣有吸收能量的地方。當MOSFET關閉的時候,全部的能量都可以送到電容中存儲起來,可以重新利用。每一個開關都是零電壓開關,因此並沒有損耗。在關掉的時候,也可以將會產生EMI損耗的能量全部重新利用。有源鉗位拓撲結構這樣既實現了高頻,又能保證低EMI。

ON推出的NCP1568屬於有源鉗位反激控制器,它具有諸多特點。首先就是控制模式方面,NCP1568具備自適應零電壓開關,隨著輸出電壓頻率發生變動。因為在未來USB PD的使用場景中,因為接口的統一,同一個適配器可能既要給大功率的電腦充電,又要給低功耗的手機充電,所以就要保證其適配器在寬功率範圍內,都能保證非常高效的能量轉換。NCP1568內通過對負載點的開關優化,減少開關的開通損耗;而且還集成自適應的死區時間,能夠將一個開關操作做的非常完美。

另外,NCP1568還有一個導入模式。有源鉗位不能從零負載到滿負載都是ACF狀態,需要找到一個點,能夠實現IC自動切換從ACF到非連續導電模式(DCM),這時電源可以將輕載和待機再熱化。因為內嵌啟動部分,又有輸入的欠壓保護,又可以將ACF模式頻率反走,所以NCP1568的待機功率可以做到小於30mW。

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1.控制模式 . 自適應零電壓開關(ZVS)頻率調製支持可變的Vout . 集成的自適應死區時間 . 峰值電流模式控制 2. 非連續導通模式(DCM)及輕載模式: . 可選過度至DCM模式 . 頻率返走,最小31KHz的頻率鉗位 . 靜音跳躍消除可聞噪聲 . 待機功耗<30Mw 3. 高壓(HV)啟動 . 700V HV啟動JFET . 集成高壓開關節點檢測以優化ZVS . 內置欠壓和X2 放電

►方案規格

 輸入電壓:90Vac -265Vac  輸出功率: 60 W  輸出電壓:5,9,15,20V  紋波:1V  最大電流:3A

技術文檔

類型標題檔案
硬件Power Test Report
硬件Gerber