基於NCP1618+NCP13992 for 5G高效率500W電源供應器解決方案

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近年來伴隨第五代通訊技術(5G)的發展,造就了5G高速度、低延遲與巨量連結等三大特性,也因5G的特色衍生出目前當紅的應用領域包含自駕車、大數據與物聯網等。5G的應用領域越來越廣泛,因此通訊業者必須佈建更多5G的基站,而且5G基站的電源功耗會從4G時代的1KW左右提升至3KW左右的功率消耗,所以5G電源會朝向高功率密度或高效率發展,若要提高電源功率密度通常會提高切換頻率並選用第三代半導體材料著手。另外,電源要朝高效率發展會從改善電路拓樸下手與功率元件選用著手,本方案就是著重在改善電路拓樸來提高電源的整體效率。

本方案是基於安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCP1618 + NCP13992 + NCP4318用於12V/500W的5G高效電源供應器解決方案,本方案會著重在整體效率的提升與NCP1618的介紹。安森美半導體NCP1618是一款近年推出的多模式PFC控制器,它提供三種模式的操作包含不連續模式、邊界模式與連續模式的操作,圖一所示為NCP1618所提供的三種操作模式,這三種操作模式讓電源供應器在不同負載情況下得以獲得整體最佳效率。另外,安森美半導體NCP1618也有提供幾個實用的功能,第一、NCP1618有提供pfc-OK腳位可跟下級電路通訊的功能,可利用該腳位來控制下級電路的ON/OFF,圖二是跟安森美半導體NCP13992與NCP1618 pfc-OK連接通訊方式。第二、NCP1618有提供Soft-Skip功能,讓NCP1618工作在極輕負載情況下有好的功耗表現,圖二是安森美半導體NCP13992控制NCP1618VM腳位進出soft-skip模式。

   

       安森美半導體NCP13992它是一款SO-16的包裝、電流模式的LLC 控制器,它有提供light load模式來提高輕載的效率與quiet skip功能來改善音頻噪音問題。另外,NCP13992並具有auto or fixed deal time adjust模式供使用者選擇。再來NCP4318是一款安森美半導體近年才發表的SOIC-8包裝的雙通道同步整流控制器(Dual Channel SR Controller),它主要特色有Adaptive dead time控制、Drain sensin腳位電壓應力高達200V與高驅動能力1.5A-source/4.5A-sink。最後,NCP4318為了改善輕載效率,在輕載情況下其Gate電壓會自動從10V降低自6V/5V。

      本方案使用安森美半導體(Onsemi Semiconductor) NCP1618 + NCP13992 + NCP4318用於12V/500W的5G高效電源供應器解決方案,其空載功耗與平均效率表現如圖三、四所示,從圖三可以看出本方案的空載功耗是介於100mW與160mW之間,這是NCP13992控制NCP1618進入soft-skip所得到的效益。另外,從圖四可看出本方案整體平均效率表現是介於93%與95.2%,這是NCP1618會根據不同的負載情況,讓PFC操作在DCM、CrM或CCM模式來提整體的效率。最後,圖五為本方案在各負載條件對應到不同輸入電壓下的效率曲線,從圖五可看出在極輕載(1% load)下的效率是在82%以上,滿載效率是有92%以上的表現。