英飛凌 HFB (Hybrid-flyback) 架構，即混合反激架構，是實現(xiàn)高功率密度，高性價比開關電源的最具優(yōu)勢的拓撲結構。本文主要介紹開發(fā)混合反激技術的必要性、英飛凌混合反激技術的優(yōu)勢，以及英飛凌相關混合反激控制器產品的功能特征。

開發(fā)混合反激式技術的原因

開發(fā)混合反激式技術主要有兩大原因，其一為：向 USB-C 供電世界邁進。隨著各大應用領域電池供電設備的激增，USB-C 越來越成為設備充電和供電的首選通用標準，其正逐漸成為市場主流。英飛凌 USB-C PD 充電器以優(yōu)化終端用戶體驗為主要目標，旨在提供緊湊型高功率充電解決方案，以提升充電速度和效率。下圖 (圖1) 為 USB-C 供電技術的主要優(yōu)點：

圖1 USB-C 供電技術優(yōu)點

原因之二為：USB Power Delivery 擴展功率范圍 (USB-PD EPR)，即混合反激式技術開發(fā)后，可支持寬輸出電壓 (3.3V-48V) 和高功率的電源 (240W)。 混合反激技術優(yōu)勢：DC-DC 拓撲比較

下圖 (圖2) 為幾種電源拓撲技術的對比，從圖中可以看出混合反激具有以下優(yōu)勢：

混合反激控制器結合了傳統(tǒng)簡化的反激拓撲結構和諧振變換器的性能，通過使用兩個高壓 MOSFET，例如 CoolMOSTM。混合反激 XDPS22xx 控制器能夠在不對稱半橋反激拓撲中驅動高壓側和低壓側 MOSFET，從而減少開關損耗。

通過調節(jié)正負磁化電流的方法，可以在初級實現(xiàn)零電壓開關 (ZVS) 和次級實現(xiàn)零電流開關 (ZCS)，提高效率。

變壓器漏感能量被回收，更進一步提高效率。

圖2 幾種電源拓撲技術對比圖

半橋控制器和 LLC 控制器比較

下表 (表1) 為混合反激控制器和 LLC 控制器產品性能比較：

表1 半橋控制器和 LLC 控制器產品性能比較

英飛凌混合反激控制器典型產品及功能

接下來為大家介紹英飛凌兩款混合反激控制器產品：

XDPS2221

XDPS2221 是一種多模式、數(shù)字可配置的混合反激控制器，高度集成一個 600V 高壓啟動單元和一個集成的高壓側驅動器，便于設計和降低成本。其保護功能十分全面，包括電路開啟和關閉控制，兩級過電流保護，輸出過壓保護，輸出欠壓保護和通過外部 NTC 控制過熱，以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如下圖 (圖3) 為其典型應用和主要特征：

圖3 XDPS2201 典型應用和主要特征

下圖 (圖4)、(圖5) 分別為 XDPS2221 140W DEMO 及其在 Type-C 連接器上測量的平均效率：

圖4 XDPS2221 140W DEMO 圖

圖5 XDPS2221 在 Type-C 連接器上測量的平均效率

XDPS2222

XDPS2222 是一款高度集成的器件，在 XDP2221 的基礎上新增了支持額外的輸出電壓范圍，MFIO 開關取決于輸出電壓，目前支持 PD 輸出到 48V，另外也是整合了 PFC 升壓和混合反激式 (HFB) (文獻中為不對稱半橋) 轉換功能。高度的集成能夠實現(xiàn)兩個轉換器無縫協(xié)同工作和最佳控制，提供一流的性能。下圖 (圖6) 為其典型應用和主要特征：

圖6 XDPS2222 典型應用和主要特征

XDPS222 240W DEMO 及其在 Type-C 連接器上測量的平均效率如下圖 (圖7)、(圖8) 所示：

圖7 XDPS2222 240W DEMO 圖

圖8 XDPS2222 在 Type-C 連接器上測量的平均效率

總結

本文主要介紹了開發(fā)混合反激技術的必要性、英飛凌混合反激技術的優(yōu)勢，以及英飛凌相關混合反激控制器產品的功能特征。