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安森美:有源钳位反击是电源适配器的下一个演进方向

2018-11-01
王伟
关键词: 安森美 电源适配器

  当今社会,几乎每个人都被各种各样的电子设备包围着,智能手机、PAD、电脑、Watch…… 而作为便携电子产品必配品,为每个电子产品配备一个电源适配器也是最基本的操作。这些电源适配器,因额定功率、输出电压范围、接口规格的不同,往往不能通用,或者即便能够通用,也无法达到最佳充电效果。因此我们不得不忍受身边充斥着如此多的电源适配器,有些还非常笨重,生活变得杂乱无章。

  日前,安森美半导体在京举办媒体会,模拟方案部交流-直流电源管理高级市场推广经理蒋家亮详细介绍了安森美的超高密度USB Type-C PD电源适配器解决方案。该方案采用USB Type-C接口,不仅能涵盖从手机到笔记本电脑的广泛充电应用,还具备更高的能效、功率密度和抗电磁干扰性。可以大大改善我们的充电体验。

  电源适配器的关键挑战

  蒋家亮详细介绍了适配器市场的发展趋势。以手机充电器为例,从1984年摩托罗拉第一款手机面世到现在手机的普及,三十几年的时间里,手机从以前的大而笨重、功能简单发展为如今功能强大、外观美观的智能手机。在这个变化的过程中,不仅是手机本身,与它相配套的手机充电器也在不断的演进,从最初的大而笨重、功率密度低、充电时间长,逐步演变为如今的小巧灵活、功率密度高、可以短时快充。对于其他的便携电子设备的电源适配器同样如此。而且,随着人们对电子设备体积小、多功能、待机时间长等使用要求的追求,提供更多电力以更快充电和为大型电子设备供电的需求日益增加。

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  概括来讲,电源适配器方案面临的关键挑战有:1、更高的能效;2、更高功率密度及易散热管理;3、抗电磁干扰性能好,同时保持器件数少;4、能涵盖广泛的充电应用,从手机到笔记本电脑等;5、高性价比。如何应对这些挑战,找到一种既能提高能效(其针对轻载使用情境)、同时又兼顾热管理EMI特性的全覆盖适配器创新解决方案是安森美努力追求的方向。

  安森美USB PD电源适配器方案

  安森美的USB PD高密度电源适配器方案为市场提供了新的选择,用于需要兼容USB供电(USB PD)或高通Quick Charge规格的笔记本电脑、平板电脑和其他便携式设备。该方案是一个65W符合USB-PD的适配器,具有30W/in^3的功率密度,以94.5%的峰值能效工作。其中最为核心的关键器件是自适应有源钳位反激控制器NCP1568和700V半桥驱动器NCP51530。

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  NCP1568是一款高度集成的自适应有源钳位反激控制器,包含零电压开关(ZVS),用于要求高功率密度和高能效的高频应用(高达1MHz)。此外,NCP1568控制器可以应用经验证的超结(SJ)FET或高性能氮化镓(GaN)FET的ACF拓扑结构。

  通过包含高压启动,一个基于NCP1568的方案只需少量外部元件,降低待机能耗。此外,工作的高频率使无源元件尺寸得以缩减,大幅提高功率密度。它能够无缝过渡到非连续导电模式(DCM),进一步提高轻载条件下的能效,使待机功率水平低于30mW。这也使电源设计人员能通过全球能效监管标准。自适应ZVS频率调制提供可变输出电压,优化USB-PD和快速充电的实施。

  NCP51530可直接驱动高性能电源应用中的两个N沟道功率MOSFET,特点是快速的动态响应。从信号到输出,延误只有7ns,应该算是目前全球跑得最快的半桥驱动器。而且它每个周期的爬升时间和下降时间也非常短。NCP51530搭配NCP1568,由此完美实现了超高密度适配器方案。