安森美的这款USB供电控制器让适配器电源尺寸更小,效率更高

发布时间:2018年10月30日 14:10    作者:eechina
关键词: 适配器 , USB PD , USB供电 , NCP1568 , 有源钳位
如今,像笔记本电脑和智能手机这样的便携式电子产品已经做得非常精致小巧,但与它们配套的适配器电源则显得有些笨重,尚有相当的改进空间。最新的USB PD(USB供电)标准允许USB接口供电功率达到100W,可以为笔记本电脑供电。将来,笔记本电脑、平板电脑和智能手机完全可以公用一个适配器电源,让我们的生活变得更简单。

最近,安森美半导体(On Semiconductor)公司发布了一款NCP1568有源钳位反激式控制器。这是一个高密度适配器电源方案,适合USB供电,可以为多种电子产品供电,具有效率高、EMI低、能量密度高的特点,而且具有较高的性价比。安森美半导体公司模拟方案部交流-直流电源管理高级市场推广经理蒋家亮先生为我们介绍了这款产品的特性。

在适配器电源中,变压器占据了相当的尺寸和重量。减小变压器尺寸的关键在于提升开关频率。蒋先生介绍说,当传统的反激拓扑在高频下工作时,变压器漏电、MOS管损耗和EMI增高都变得难以控制。而采用有源钳位反激拓扑带来以下好处:

1.        FET零电压开关及固定的开关频率,可提升开关频率,提升能效并降低EMI
2.        软增加次级端电流,有利于EMI性能
3.        干净的漏极波形,无任何振铃。因为循环使用漏电,因而能效更佳,实现更好的EMI性能
4.        单端拓扑比LLC相对简单的磁设计;次级端单开关/二极管

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采用安森美NCP1568 有源钳位反激脉宽调制(PWM)控制器和NCP51530 高性能高低边MOSFET 驱动器的适配器方案如下图所示。该方案可实现超高密度65W USB PD 适配器,将适配器的尺寸减半。

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NCP1568关键特性要点如下:

控制模式
• 自适应零电压开关(ZVS)频率调制支持可变的 Vout
• 集成的自适应死区时间
• 峰值电流模式控制

非连续导通模式(DCM)及轻载模式
• 可选过渡至DCM 模式
• 频率返走,最小31 kHz 的频率钳位
• 静音跳跃消除可闻噪声
• 待机功耗 <30mW

高压(HV)启动
• 700 V HV 启动 JFET
• 集成高压开关节点检测以优化ZVS
• 内置欠压和X2 放电

蒋先生为我们展示了基于NCP1568的USB PD 65W 超高密度演示板。该板采用的器件包括 NCP1568 ACF控制器、NCP51530半桥驱动器、NCP4305同步整流控制器、WT6615F PD控制器和超结(SJ) FET,变压器类型为RM 8 LP。该适配器方案的满载能效达到94.0% @ 120 Vac (20 Vout/3.25A) 和94.6% @ 230 Vac (20 Vout/3.25A),功率密度为30 W/in3,板尺寸为1.66” x 1.78” x 0.70”。如果采用较昂贵的GaN功率管,该方案的功率密度还可以更高。采用该方案,笔记本电脑的适配器会比目前市场上的产品小巧许多,而成本则没有显著增加。

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