100W USB電源適配器電路設計

2021-02-24 電路設計技能

USB供電(PD)標準可通過USB供電,功率高達100 W,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。

USB PD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的優勢在於它可以使功率開關具有軟開關,但由於其窄增益限制,因此不適用於寬輸出電壓範圍。同時,QR反激在不連續電流傳導模式下工作,並且在所有輸出電壓範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實現軟開關並恢復漏感能量。臨界導通模式ACF使用小的負磁化電感在整個負載範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並改善電磁幹擾性能。憑藉這些優點,可以實現高頻率和高效率的適配器。

TI 30 W / in3,93.4%效率,100 W AC / DC適配器參考設計的電路包括基於UCC28056的前端轉換模式功率因數校正(PFC)電路,然後是ACF用於基於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30 W / 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內核可用於變壓器並且具有超高轉換器效率,不需要散熱器,這節省了空間並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。

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