前言
2023年7月27日大联大友尚集团的快充在线研讨会上,安森美(onsemi)带来了快速、高效的240W USB PD3.1适配器解決方案设计。在研讨会上安森美分享了关于USB PD 适配器的解决方案和USB PD 的发展趋势,为大家带来安森美最新的快充技术和干货。

担任本次演讲的嘉宾是安森美现场应用工程师姜凡,主要负责工业领域AC-DC电源方向,熟知PFC多种工作模式(CCM,CRM,DCM hybrid-mode),以及AC-DC控制器的拓扑(flyback,ACF,半桥LLC)。此前于深圳赛芯电子科技有限公司任职FAE,拥有成都工业学院电子科学与技术学士学位。

以上是使用onsemi的NCP1680 TPPFC和NCP13994 LLC控制器加上GaN和NCP4306同步整流控制器,结合FAN65004降压用于240W USB PD3.1适配器解决方案的转换器。
该方案基于PD 3.1开发,所以将功率划分为标准功率范围(简称 SPR)和扩展功率范围(简称EPR)两个范围。其中标准功率范围的最大充电功率为 100W,支持市面上主流的 USB PD3.0 PPS 快充标准;扩展功率范围为新增的 28V、36V、48V 三个电压,三个电压对应的最大输出电流均为 5A,输出功率最大可以达到 240W,这使得 PD3.1 快充拥有更大的充电功率和新增的更高快充电压。

PCB尺寸仅98mm*62mm*21.5mm,功率密度达到30W/in^3,并且采用低成本的双层PCB设计, 待机功耗在100mW以下。模拟协议控制板支持所有PD 3.1 EPR固定输出,支持90-265V宽幅输入,支持5V、9V、12V、15V、28V、36V、48V多档位输出,最大输出功率为240W,在115Vac和48V5A输出情况下,效率达94.5%,230Vac和48V5A输出情况下,效率高达96.2%。

该方案的核心技术优势是采用TPPFC+LLC+DC直流拓扑,在消费类产品中,电源要求高效率、小体积、低待机功耗。传统拓扑很难跟上消费者对快充小体积的需求,氮化镓“PFC+LLC”二合一高集成方案解决了传统数字电源外围元件复杂、成本高的问题,充分体现出新一代数字电源芯片的优势。
通过GaN的加持可实现高频 ACF 操作,并显着减小变压器的尺寸。优化整个较宽负载电流范围内的效率,在轻载模式下由后级电路产生skip脉冲信号输入到NCP1680,使NCP1680进入待机模式,输出电压在额定值的94%和100%之间波动来降低开关损耗提高轻载效率。该方案还拥有完善的保护功能,例如输出精确OVP,输出OCP、SCP,开环保护等。

onsemi的240W USB PD3.1适配器解决方案是下一代PD3.1 EPR智能手机快充、笔记本电脑适配器、电动工具快充等的理想选择方案,适合以上不同领域的适配器厂商打造出优秀的USB PD快充产品。
充电头网总结
随着欧盟统一使用Type-C充电接口和苹果智能手机换装Type-C接口,加入USB PD协议以后,设备能够支持更大的充电功率,目前 PD 3.1协议开放了240W的传输功率和48V输出电压,满足更多产品的快充需求。随着用户对于充电器的小型化和便携性的需求增多,快充厂商开始研发出更多小体积高密度支持快充全协议的快充产品,满足用户需求。
安森美的240W USB PD3.1适配器解决方案提高产品的功率密度,在48V满载下的的效率表现也非常优秀,且通过Quiet Skip和反激式非连续导通模式(DCM),可以有效减少开关损耗,提高空载和轻载能效,满足厂商对于产品绿色能效的要求。
相关阅读:
评论