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意法半导体的140W USB-PD3.1 充电方案,助力提升电源产品能效,减少碳排放量 ... ... ...

2024-3-13 11:24| 发布者: 闪电| 查看: 16| 评论: 0

摘要: 构建新型电力系统,清洁低碳是目标。为此各行各业都在为发展绿色电源而努力,目前我国新的电源能效强制标准GB20943计划2024年完成报批,协商的适用范围:电源适配器、笔记本适配器、POE电源、PD快充、USB充电器、USB ...



以上是L6563S输入电压跟随功能示例图,可以看到母线电压跟随输入变化而变化,可以优化全输入范围效率,Vo1和Vox可根据设计需要调整,满足厂商的调试需求。


一体化数字ACF控制器ST-ONEHP的典型应用结构图,从左到右,依次包含了X-cap放电,ACF控制、SR控制、Oring控制以及PD3.1协议控制。


ST-ONEHP是具有同步整流的新型非互补ACF控制的ST-ONE系列数字控制器,内置USB-PD 3.1 EPR协议,全球首款嵌入式控制器ARM Cortex M0+核心,离线可编程控制器与同步整流,与USB PD PHY一体封装,具有强化电流隔离的集成单片。极短的开发周期和极简的BOM,配合GaN使用,可以快速高效的帮助厂商开发出稳定、高效的高功率密度快充产品。适用于USB-PD笔记本电脑适配器、高功率密度充电器、AC-DC适配器和大功率充电器(USB EPR)。


以上是常见ACF控制方法比较,常见的互补式通过ZVS开通,优点是控制逻辑简单,缺点是效率偏低。第二种是传统的非互补式,钳位管在二次侧电流为零时,开通一次,优点是钳位管有较低的RMS电流。第三种是ST采用的新型非互补式,钳位在开通2次后,主开关管关断后,次级电流为零,优点是ZVS钳位范围广,RMS电流较低,有效降低钳位管的反向导通损耗,更适用于GaN管使用。


以上是ACF工作时的典型突发模式的工作波形图,在轻载或者空载的突发模式下,能够有效降低开关频率和减少开关损耗,从而提高效率,在负载逐渐降低时,会进入该模式。


以上是ACF典型工作模式波形图,实现了原边的ZVS和副边的ZVS,有效提高效率和降低EMI。


MASTERGAN1应用于ACF的原理图,集成栅极驱动器和两个增强型GaN晶体管应用于半桥配置中的先进电源解决方案。主要由集成增强型GaN晶体管、集成册极驱动电路、集成自举二极管等部件组成,拥有内部互锁功能防止共通,OTP功能等完善的保护功能,上管和下管均有UVLO保护功能,防止电源工作在低效率或者危险条件下。采用集成式智能封装QFN 9x9 mm²,输入引脚扩展范围3.3V到15V,同时具备滞回和下拉功能,可轻松与MCU、DSP以及霍尔传感器等接口直接连接。内部集成非常多的功能和采用小封装,可以有效优化PCB的电路设计和体积。


分立GaN和集成GaN解决方案的对比。分立GaN解决方案的栅极驱动环路寄生电感会导致栅极振铃并增加误导通的可能性,功率回路寄生电感导致更高的电压尖峰,为了减少上述影响,需要一个栅极电阻并需要一个优化布局的多层PCB来降低干扰。



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