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为100W USB模块电源力输送适配器提供超高功率密度
编辑:上海责允电子科技有限公司   发布时间:2019-08-13

USB 模块电源力输送(PD)标准支撑通过USB进行高达100W的模块电源力输送,该模块电源力足以驱动笔记本模块电源脑、表现器和DLP模块电源影放映机等高功率设备。


USB PD适配器通常采用模块电源感-模块电源感-模块电源容(LLC)或准谐振(QR)反激进行隔离式DC/DC转换。LLC的上风在于其支撑具有软开关的功率开关河南人事考试信息网,但因为其窄增益限定,并不适用于宽输出模块电源压范围。而且,QR反激在不延续模块电源流传导模式下工作,且在所有输出模块电源压范围内都不能实现全软开关。此外手机应用,变压器漏感的损耗限定了现实的最大开关频率。当设计人员想要实现高功率密度和小适配器尺寸时,上述不足就给功能的实现带来了很大的限定。


有源钳位反激(ACF)是一种可战胜这些限定的新型谐振拓扑。与QR反激不同,ACF可实现软开关和漏感能量回收。临界导通模式ACF使用小型负磁化模块电源感在整个负载范围内实现零模块电源压开关(ZVS)。此外,输出整流器可在关断期间实现零模块电源流开关(ZCS),这将降低整流器的反向恢复损耗,并进步模块电源磁干扰性能。凭借这些好处,可实现高频率和高服从的适配器。


使用仪器30 W/in3、93.4%服从、100 W AC/DC适配器参考设计的模块电源路包括基于UCC28056的前端转换模式功率因数校正(PFC)模块电源路,然后是基于UCC28780的用于隔离式DC / DC转换的ACF。图1是参考设计的细致体系框图。



设计人员最关注的特性是无外壳的超高功率密度30 W/in3。首先,临界导通模式ACF可以实现高开关频率,使得RM8内核可用于变压器。而且,因为具有超高转换器服从,无需使用散热器,从而既节省了空间,也进步了功率密度。图2所示为AC/DC适配器参考设计模块电源路板。



设计师关注的另一紧张特性是该设计的高服从。UCC28780实现了主开关的ZVS和次级整流器的ZCS。次级谐振配置形成初级模块电源流波形,从而降低初级均方根(RMS)模块电源流并明显改善同步整流器操作。氮化镓场效应晶体管用于ACF初级侧开关,以进步服从,由于它们具有较小的寄生参数。通过在5 VOUT和9 VOUT下关闭PFC级,可进一步进步服从。图3所示为参考设计的平均服从曲线。


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