前言

在现代电源设计领域,尤其是在USB-C PD快充、笔记本适配器等应用中,工程师在面对高功率密度、宽输入/输出电压范围以及更高能效这些需求中,往往不能全部顾及。这是由于传统的反激等拓扑结构都有着各自的缺陷,例如QR反激虽然设计简单,但在高压输入条件下频率范围较宽,导致变压器尺寸难以减小,且导通损耗较高,不利于小型化设计。

英飞凌基于此推出了混合反激软开关拓扑技术,即HFB,旨在融合传统反激拓扑的简洁性与谐振转换器的高效率,满足现代电源系统对高性能的需求。

HFB

HFB是混合反激软开关拓扑,相当于隔离Buck结构,在Buck降压的基础上做了隔离。通过使用两个开关管组成半桥,与变压器电感和电容串联。在上管Q1导通时,变压器磁化储能,并为电容充电,Q1关断,Q2导通时,退磁反激,电容上的能量通过变压器传递到次级侧。

英飞凌的HFB拓扑支持宽输入电压和宽输出电压,可以满足大功率的PD应用需求,并容易实现主开关管的零电压开通和输出整流零电流关断,降低开关损耗带来的发热。相比传统反激,相同的开关频率下,磁通密度明显减小,铁损也减小,开关频率也得到降低,可以使用更小的变压器,减小充电器的体积。

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接下来介绍一下采用这款架构芯片的产品,产品推荐不分先后,按企业英文首字母排序。

Anker安克全氮化镓120W充电器

Anker安克全氮化镓120W充电器具备120W总输出功率,单口最大输出功率100W,满足笔记本和手机的快充需求。该充电器内部搭载了全球首发的氮化镓HFB架构,通过创新堆叠技术和定制器件等,将120W氮化镓充电器体积压缩至65W大小,配备折叠插头,更加便于携带。

值得一提的是,Anker全氮化镓120W充电器还应用了PowerIQ 4.0技术,新增的全时功率分配技术,在其他多口充电器还只能固定功率输出的情况下,Anker在业内首次实现了C口之间的充电功率可以实时自动分配调整。

同时根据充电头网拆解,该充电器全球独家首发HFB 架构和 iGaN 结合的全新技术,做到了行业首创。业界大厂英飞凌HFB+iGaN方案的加持,让产品性能效率再上一个新台阶。

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DELL戴尔笔记本原装130W USB-C氮化镓电源适配器LA130PM230

这是一款DELL戴尔笔记本原装130W氮化镓电源适配器,属于戴尔旗下高端笔记本品牌Alienware外星人M17 R3、X14 R1等机型的标配电源,采用最新的氮化镓技术方案设计打造,能够提供最大20V6.5A 130W连续输出。并且由于配备的USB-C输出线,还支持PD3.0快充,还能适用于部分游戏笔记本,商务笔记本以及轻薄笔记本,此外也可给平板和手机充电。

戴尔130W氮化镓电源适配器延续家族式外观设计,电源线可拆卸以及接地设计,并且支持100-240V宽电压输入以及通过全球绝大多数国家地区的安规认证,用户可灵活使用,实用性相当不错。

充电头网通过拆解了解到,充电器采用了恩智浦TEA2206搭配英飞凌IPL60R125P7 MOS管进行主动整流。此外采用英飞凌XDPS2BF11定制主控以及MPS MP6951T同步整流控制器的电源方案,分别搭配纳微NV6028 PFC开关管、东芝TK17V65W HFB半桥开关管以及富鼎先进同步整流管,定制协议芯片控制输出。滤波电容来自辉城,模块打胶以及覆盖铜散热片等,用料做工相当扎实可靠。

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1、拆解报告:戴尔笔记本原装130W USB-C氮化镓电源适配器

DELL戴尔笔记本原装100W USB-C氮化镓电源适配器LA100PM230

这是戴尔旗下Inspiron灵越13/14/15/16等机型的标配电源,同样是基于氮化镓技术方案设计,并可提供最大20V5A 130W连续输出。相较上文拆解的130W款,这款制造商也是知名厂商光宝科技股份有限公司,相同的设计样式以及认证,原装品质,质量可靠。

戴尔100W氮化镓电源适配器延续家族式外观设计,相比功率不及130W款,但需要的电源机身也小了不少。电源适配器支持100-240V宽电压输入以及通过全球绝大多数国家地区的安规认证,搭配可灵活拆卸更换的电源线,实用性很好。

充电头网通过拆解了解到,适配器同样采用恩智浦TEA2206搭配英飞凌IPL60R105P7 MOS管进行主动整流提升效率。此外也是采用英飞凌XDPS2BF11定制主控以及MPS MP6951T同步整流控制器的相同电源方案,用料做工相当扎实可靠。

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充电头网总结

通过对英飞凌HFB混合反激软开关拓扑技术的深入剖析和典型应用产品的拆解验证,我们可以看到,HFB架构不仅在拓扑层面打通了传统反激与谐振转换器的性能鸿沟,更从根本上推动了高功率密度电源系统的小型化、轻量化与高效化。

对于USB-C PD快充和笔记本适配器等对功率与体积都有严格要求的新一代应用场景,HFB软开关特性能够实现主开关零电压开通及整流零电流关断,大幅降低开关损耗与开关应力,使设计者可以在保持高效率的同时,利用更小体积的磁性元件和更精简的散热方案,有效压缩整机体积并提升系统可靠性。