USB供電(PD)標準可通過USB供電,功率高達100W,足以驅動筆記本電腦,顯示器和DLP?電影放映機等高功率設備。
USBPD適配器傳統上使用電感-電感-電容(LLC)或準諧振(QR)反激進行隔離式DC/DC轉換。LLC的優勢在于它可以使功率開關具有軟開關,但由于其窄增益限制,因此不適用于寬輸出電壓范圍。同時,QR反激在不連續電流傳導模式下工作,并且在所有輸出電壓范圍內都不能實現全軟開關。此外,變壓器漏感的損耗限制了實際的最大開關頻率。當試圖實現高功率密度和小適配器尺寸時,這些功能設置了堅固的上限。
有源鉗位反激(ACF)是一種可以克服這些限制的新型諧振拓撲。與QR反激不同,ACF實現軟開關并恢復漏感能量。臨界導通模式ACF使用小的負磁化電感在整個負載范圍內實現零電壓開關(ZVS)。此外,輸出整流器可以在關斷期間實現零電流開關(ZCS),這將降低整流器的反向恢復損耗并改善電磁干擾性能。憑借這些優點,可以實現高頻率和高效率的適配器。
TI30W/in3,93.4%效率,100WAC/DC適配器參考設計的電路包括基于UCC28056的前端轉換模式功率因數校正(PFC)電路,然后是ACF用于基于UCC28780的隔離式DC/DC轉換。圖1是參考設計的詳細系統框圖。
設計人員的最大特點是超高功率密度30W/in3無外殼。首先,臨界導通模式ACF使高開關頻率運行成為可能,這使得RM8內核可用于變壓器并且具有超高轉換器效率,不需要散熱器,這節省了空間并增加了功率密度更大。圖2是AC/DC適配器參考設計板的圖像。
設計師的另一個關鍵特性是這種設計的高效率。該UCC28780實現ZVS用于主開關和ZCS用于輔助整流器。次級諧振配置形成初級電流波形,從而降低初級均方根(RMS)電流并顯著改善同步整流器操作。氮化鎵場效應晶體管用于ACF初級側開關,以提高效率,因為它們具有較小的寄生參數。通過在5VOUT和9VOUT下關閉PFC級,可以進一步提高效率。圖3顯示了參考設計的平均效率曲線。
總體而言,100WAC/DC適配器參考設計為USBPD適配器提供了完整的解決方案,適用于任何100W應用。高效率和高功率密度使適配器更強大,更便攜。
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