基於達爾科技 AP3306, APR340與AP43771V 的130瓦 ACF 氮化鎵NB PD電源適配器方案

目前PD市場從早期45W, 65W給筆電用的適配器,無法同時充筆電、手機或平版。所以,達爾推出130W ACF PD3.0評估板由四個主控制器UCC28056、AP3306、APR340和AP43771V組成。UCC28056B 是過渡模式升壓 PFC 控制器。AP3306是一款高度集成的有源箝位反激(ACF)控制器,針對離線電源優化設計,滿足超低待機功耗、高功率密度和全面保護的需求。APR340 是次級側同步整流 (SR) 控制器。AP43771V 是一種協議解碼器,負責匹配相關充電器容量和連接的配備 C 型充電設備 (DUC) 的請求,調節充電器的反饋網絡以滿足 DUC 的電壓和電流要求。此外,採用氮化鎵 (GaN) FET 進一步提升效能。

AP3306 是一款高度集成的有源箝位反激 (ACF) 控制器,針對離線電源進行了優化設計,可滿足超低待機功耗、高功率密度和全面保護的要求。該控制器實現了非互補的高低側控制機制,以實現漏感能量回收和零電壓開關 (ZVS),以實現最高效率性能。AP3306 通過 HV 引腳提供高壓啟動功能,降低待機損耗。此外,AP3306 集成了 VCCL LDO 電路,允許 LDO 將寬範圍的 VCCL 調節到可接受的值。這使得 AP3306 成為 USB-PD 等寬範圍輸出電壓應用的理想選擇。內置的頻率抖動功能也極大地簡化了 EMI 設計。在空載或輕載時,IC 將進入突發模式以最小化待機功耗。設置最小開關頻率(約 22kHz)以避免可聞噪聲。當負載增加時,IC 將進入帶有頻率折返的 ACF 模式,以提高系統效率和 EMI 性能。最大開關頻率(約 130kHz 或 200kHz 可選)設置為箝位開關頻率以減少開關功率損耗。包括全面的保護功能,例如欠壓保護 (BNO)、逐週期過流保護 (OCP)、VCC 過壓保護 (VOVP)、次級側輸出 OVP (SOVP) 和 UVP (SUVP)、內部過熱保護 (OTP)、過載保護 (OLP) 和引腳故障保護。

APR340 是用於同步的次級側 MOSFET 驅動器DCM 操作中的整流。同步整流可有效降低次級側整流器功耗並提供高性能解決方案。通過檢測初級 MOSFET 柵源電壓,APR340可以以較少的外部元件輸出理想的驅動信號。APR340 採用 SOT26 封裝。

AP43771V 是高度集成的 USB Type-C® 供電針對 USB Type-C 適配器和充電器應用的控制器。它兼容Qualcomm® QC4/4+/QC5協議,支持USB 供電規範 Rev3.0 V1.2(包括可選的 PPS支持)。AP43771V 可以支持 PPS APDO (Augmented Power Data Object) 具有 20mV/step 電壓分辨率和 50mA/step 電流,電源管理的分辨率。還嵌入了電纜損耗用於電子標記檢測的補償和 SOP 命令。AP43771V 可以提供強大的保護方案,內置OVP/OCP/SCP/OTP 特性。支持新興的多種 Type-C PD 應用,AP43771V(W-QFN4040-24 (Type A1)) 可用於實現智能電源共享方案。它監視其他 I2C 接口連接的狀態端口並利用嵌入式 MCU 執行命令通過 I2C 接口為每種類型重新分配所需的功率配置文件-C口。芯片上嵌入了豐富的電源功能,以減少總 BOM。為主固件提供了一個一次性可編程 ROM,以及一個為用戶配置數據提供了多次可編程 ROM。

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►Top PCB

►Bottom PCB

►PFC

►ACF

►Specification and Test Results

►核心技術優勢

系統主要特性 高效 BOM 優化的高功率密度充電器的最佳系統實施  Diodes 專利利用 ACF 拓撲實現提昇效率改進方法  高壓啟動及低待機功耗  符合 DOE VI 和 COC Tier 2 效率要求  USB Type-C 輸出線 - 支持最大輸出 130W PD 3.0 功能 AP3306主要特性 具有回收洩漏能量和零電壓開關功能的有源箝位反激拓撲  高壓啟動  用於 VCCL 引腳的嵌入式 VCC LDO 以保證寬範圍輸出電壓  輸出短路時的恆定、低輸出電流  非可聽噪聲準諧振控制  啟動過程中的軟啟動  頻率折返以實現高平均效率  帶有 FOCP 的次級繞組短路保護  用於降低 EMI 的頻率抖動  X-CAP 放電功能  有用的引腳故障保護:SENSE 引腳浮動保護/FB/光耦合器開路/短路保護  全面的系統保護功能:VOVP/OLP/BNO/SOVP/SUVP APR340主要特性 同步整流適用於 DCM / QR / ACF 操作模式  消除諧振振鈴干擾  使用最少的外部組件 AP43771V主要特性 支持 USB PD Rev 3.0 V1.2  USB-IF PD3.0/PPS 認證 TID 4312  高通 QC5 認證:QC20201127203  用於系統配置的 MTP  主固件的 OTP  工作電壓範圍:3.3V 至 21V  用於 CV 和 CC 控制的內置調節器  可編程 OVP/UVP/OCP/OTP  支持省電模式  用於 VBUS 供電的外部 N-MOSFET 控制  支持 e-Marker 線纜檢測  W-DFN3030-14

►方案規格

Power 主要規格  輸入電壓範圍:90Vac ~ 264Vac  輸入Standby Power:小於100mW  主要輸出電壓規格:5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/6.5A  效率:符合 CoC version 5 tier-2  最大輸出功率:130W ( 20V/6.5A)  保護種類:OCP, OVP, UVP, OLP, OTP, SCP  Dimensions:PCB size 125mm*55mm*30mm

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