未來(lái)的電源適配器會(huì)變得可攜帶嗎？解決鋰電池電壓過(guò)低問(wèn)題才有可能
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-18 23:42
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實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑已經(jīng)相當(dāng)成熟，電源工程師直覺(jué)地意識(shí)到，提高效率是實(shí)現(xiàn)更高電池功率密度的關(guān)鍵。更高效的設(shè)計(jì)產(chǎn)生較少的余熱，說(shuō)明可通過(guò)更小的表面積來(lái)實(shí)現(xiàn)必要的耗散。為了提高能效，工程師們尋求高效的拓?fù)浜透倪M(jìn)的器件，特別是關(guān)鍵的開關(guān)器件。如果這些開關(guān)器件具有較低的動(dòng)態(tài)損耗，則可以提高開關(guān)頻率，從而減小如磁性器件等笨重器件的尺寸。
目前重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域是寬禁帶器件，如氮化鎵（GaN）FET，在低損耗、高溫工作和快速開關(guān)頻率方面提供許多優(yōu)勢(shì)。但這些設(shè)備仍然較新和相對(duì)昂貴。此外，它們還未經(jīng)長(zhǎng)期使用證實(shí)，因此，若要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，工程師們更愿意依賴經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試的硅基技術(shù)。
一種新興的解決現(xiàn)代電源適配器需求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有源鉗位反激（ACF）。這使用可變頻率，使零電壓開關(guān)（ZVS）的超級(jí)結(jié)（SJ）FET跨越多個(gè)負(fù)載和線性條件。這采用安森美半導(dǎo)體新的NCP1568AC－DCACF脈寬調(diào)制（PWM）集成電路（IC）實(shí)現(xiàn)。將這一新器件與新的NCP51530高性能2A、700V半橋驅(qū)動(dòng)器結(jié)合，為工程師提供一個(gè)平臺(tái)，為今后的電源適配器設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
NCP1568作為控制器，提供智能的電源系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)超高密度和高能效的電源設(shè)計(jì)。與ACF一樣，控制器在非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下工作，提高輕載條件下的能效，同時(shí)待機(jī)功耗僅30mW，使設(shè)計(jì)人員能夠達(dá)到符合現(xiàn)代能效規(guī)范的要求，包括歐盟CoCTier2。該設(shè)計(jì)針對(duì)實(shí)施USBPD而優(yōu)化，同時(shí)需要盡可能最少的外部電路。
工作頻率從100千赫到1兆赫，使設(shè)計(jì)人員可縮小磁性器件尺寸，功率密度是傳統(tǒng)的反激設(shè)計(jì)的兩倍。該方案采用SJFET，峰值能效達(dá)93．5％，工作頻率達(dá)400kHz。NCP1568還可與eGaNFET一起使用，以提高開關(guān)頻率，從而更進(jìn)一步提高功率密度。
NCP1568提供智能和控制，NCP51530是集成的高、低邊驅(qū)動(dòng)器，在達(dá)700V的電壓提供兩個(gè)N溝道功率MOSFET的高效功率開關(guān)，從而在緊湊的空間實(shí)現(xiàn)高性能的電源方案。NCP51530適用于具有較短傳播延遲以及快速上升和下降時(shí)間的高頻工作。傳輸延遲（5ns）的嚴(yán)格匹配有助于提高所有應(yīng)用的能效。
小結(jié)
USBPD規(guī)范很大程度上解決了許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致了今天使用的許多便攜式設(shè)備需要大量不同的適配器。這精簡(jiǎn)將使設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向?qū)Ｗ⒂谑惯@些適配器更小和更高效，防止它們的大小抵消在使便攜式設(shè)備更便攜方面的巨大改進(jìn)。
雖然想要轉(zhuǎn)向?qū)捊麕Ъ夹g(shù)如GaN，以應(yīng)對(duì)功率密度挑戰(zhàn)，但許多人認(rèn)為，在可靠性至關(guān)重要的領(lǐng)域，這是有風(fēng)險(xiǎn)的，主要原因是GaN仍然相對(duì)較新，而且尚未得到證實(shí)。
安森美半導(dǎo)體將NCP1568和NCP51530搭配，通過(guò)結(jié)合一個(gè)高能效的拓?fù)洌ˋCF）和減小器件大小的高頻工作，滿足當(dāng)前市場(chǎng)的需求。雖然這些優(yōu)勢(shì)是通過(guò)可靠的和已證實(shí)的硅基超級(jí)結(jié)FET實(shí)現(xiàn)的，但只要成熟，該方案也兼容GaN器件。
高性能和經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)的結(jié)合使得許多設(shè)計(jì)人員能夠消除便攜式設(shè)備的電池充電煩惱。
目前重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域是寬禁帶器件，如氮化鎵（GaN）FET，在低損耗、高溫工作和快速開關(guān)頻率方面提供許多優(yōu)勢(shì)。但這些設(shè)備仍然較新和相對(duì)昂貴。此外，它們還未經(jīng)長(zhǎng)期使用證實(shí)，因此，若要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，工程師們更愿意依賴經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試的硅基技術(shù)。
一種新興的解決現(xiàn)代電源適配器需求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是有源鉗位反激（ACF）。這使用可變頻率，使零電壓開關(guān)（ZVS）的超級(jí)結(jié)（SJ）FET跨越多個(gè)負(fù)載和線性條件。這采用安森美半導(dǎo)體新的NCP1568AC－DCACF脈寬調(diào)制（PWM）集成電路（IC）實(shí)現(xiàn)。將這一新器件與新的NCP51530高性能2A、700V半橋驅(qū)動(dòng)器結(jié)合，為工程師提供一個(gè)平臺(tái)，為今后的電源適配器設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
NCP1568作為控制器，提供智能的電源系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)超高密度和高能效的電源設(shè)計(jì)。與ACF一樣，控制器在非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）下工作，提高輕載條件下的能效，同時(shí)待機(jī)功耗僅30mW，使設(shè)計(jì)人員能夠達(dá)到符合現(xiàn)代能效規(guī)范的要求，包括歐盟CoCTier2。該設(shè)計(jì)針對(duì)實(shí)施USBPD而優(yōu)化，同時(shí)需要盡可能最少的外部電路。
工作頻率從100千赫到1兆赫，使設(shè)計(jì)人員可縮小磁性器件尺寸，功率密度是傳統(tǒng)的反激設(shè)計(jì)的兩倍。該方案采用SJFET，峰值能效達(dá)93．5％，工作頻率達(dá)400kHz。NCP1568還可與eGaNFET一起使用，以提高開關(guān)頻率，從而更進(jìn)一步提高功率密度。
NCP1568提供智能和控制，NCP51530是集成的高、低邊驅(qū)動(dòng)器，在達(dá)700V的電壓提供兩個(gè)N溝道功率MOSFET的高效功率開關(guān)，從而在緊湊的空間實(shí)現(xiàn)高性能的電源方案。NCP51530適用于具有較短傳播延遲以及快速上升和下降時(shí)間的高頻工作。傳輸延遲（5ns）的嚴(yán)格匹配有助于提高所有應(yīng)用的能效。
小結(jié)
USBPD規(guī)范很大程度上解決了許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致了今天使用的許多便攜式設(shè)備需要大量不同的適配器。這精簡(jiǎn)將使設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向?qū)Ｗ⒂谑惯@些適配器更小和更高效，防止它們的大小抵消在使便攜式設(shè)備更便攜方面的巨大改進(jìn)。
雖然想要轉(zhuǎn)向?qū)捊麕Ъ夹g(shù)如GaN，以應(yīng)對(duì)功率密度挑戰(zhàn)，但許多人認(rèn)為，在可靠性至關(guān)重要的領(lǐng)域，這是有風(fēng)險(xiǎn)的，主要原因是GaN仍然相對(duì)較新，而且尚未得到證實(shí)。
安森美半導(dǎo)體將NCP1568和NCP51530搭配，通過(guò)結(jié)合一個(gè)高能效的拓?fù)洌ˋCF）和減小器件大小的高頻工作，滿足當(dāng)前市場(chǎng)的需求。雖然這些優(yōu)勢(shì)是通過(guò)可靠的和已證實(shí)的硅基超級(jí)結(jié)FET實(shí)現(xiàn)的，但只要成熟，該方案也兼容GaN器件。
高性能和經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)的結(jié)合使得許多設(shè)計(jì)人員能夠消除便攜式設(shè)備的電池充電煩惱。
