【導讀】安森美(onsemi)最近推出一款100 W USB PD參考設計，此設計支持PD 3.0、PPS，最大輸出功率100 W，在115 VAC和230 VAC的平均能效達到92%，滿(mǎn)載能效超過(guò)92%，外形小巧僅65 mm x 65 mm x 28 mm，適用于手機快充、筆記本電腦等應用。
圖1：100 W Type-C PD適配器方案外形
該方案采用NCP1623A 功率因數校正(PFC)控制器、NCP1343多模式高頻準諧振(QR)反激式PWM控制器、NCP4307同步整流控制器、結合FUSB15101支持可編程電源(PPS)的USB Type-C PD 3.1電源控制器，交流輸入電壓范圍90 V到264 V，輸出電壓范圍3.3 V到21 V。
其中，NCP1623A基于創(chuàng )新的谷底同步頻率反走(VSFF)，重載條件下工作在臨界導通模式(CrM)，輕載時(shí)進(jìn)入非連續導通模式(DCM)，確保在各種負載下都提供極高能效。NCP1623A提供兩級輸出電壓：當輸入低于146 VAC時(shí)輸出250 V，輸入高于163 VAC時(shí)輸出390 V，其跟隨器升壓能力還大大提高低壓時(shí)的能效， 相比較傳統固定輸出，在低壓可提高PFC效率1.5~2%。
NCP1343集成功率擴展模式(PEM)，在低壓輸入、20 V輸出時(shí)，0到滿(mǎn)載負載突變情況下，在PFC沒(méi)啟動(dòng)之前可進(jìn)入CCM模式來(lái)減小初級峰值電流，最小化變壓器尺寸和PFC輸出電容, 相比較傳統的QR控制器，在滿(mǎn)載時(shí)可降低25%的初級峰值電流。跳周期模式(quiet-skip)最小化可聞噪聲。
NCP4307的自供電能力和雙Vcc引腳配置選項，使得在低輸出時(shí)省去外部Vcc電路，也可配置為高邊或低邊工作。
圖2：電路原理圖(PFC部分)
圖3：電路原理圖(PWM和協(xié)議部分)
提高工作頻率可縮小電源尺寸，該設計在264 VAC、滿(mǎn)載的情況下，頻率達190 KHz，還可驅動(dòng)氮化鎵(GaN)以進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率，降低損耗。
除了高能效和小外形的優(yōu)勢，該100 W USB PD參考設計還集成豐富的保護功能，包括過(guò)壓保護(OVP)、過(guò)流保護(OCP)、短路保護(SCP)、開(kāi)環(huán)保護等，提供高可靠性。
能效測試
我們測試了該100 W USB PD適配器參考設計在115 VAC(藍色曲線(xiàn))和230 VAC(紅色曲線(xiàn))輸入電壓的平均能效和輕載(10%負載)能效，從下面曲線(xiàn)圖可看到都遠高于COC V5 Tier 2平均能效標準和COC V5 Tier 2輕載能效標準(紫色曲線(xiàn))，整個(gè)負載范圍內的待機功耗低于70 mW。
圖4：平均能效和10%負載能效遠超COC V5 Tier標準
性能測試
經(jīng)測試，該100 W USB PD適配器參考設計在各種負載條件下的紋波和噪聲都低于60 mV，動(dòng)態(tài)性能穩定，EMI和熱性能優(yōu)良。
圖5：100 W USB PD適配器參考設計在90 VAC時(shí)的紋波
圖6：100 W USB PD適配器參考設計熱成像
總結
該100 W USB PD參考設計能效遠超COC V5 Tier 2標準，并具有高功率密度和高可靠性，顯著(zhù)的優(yōu)勢包括：采用2級PFC輸出，提升低壓時(shí)的能效；當PFC開(kāi)始工作在一定功率時(shí)，功率擴展模式(PEM)控制器支持向更大的功率轉換；相較于QR控制器，只需要68 uF PFC輸出電容，從而最小化電容器尺寸并降低成本。
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
