安森美半导体发布高密度 USB Type-C PD 电源适配器及供电（PD）方案

2018年10月26日，致力于推动高能效电子创新的安森美半导体(ON Semiconductor，美国纳斯达克上市代号：ON)在北京召开媒体发布会，在本次发布会上安森美模拟方案部交流—直流电源管理高级市场推广经理蒋家亮分析了适配器市场趋势，介绍了安森美领先市场的超高密度USB PD电源适配器方案，包括ACF拓扑的优势、方案的能效、功率密度、性能参数等，并针对相关热点、技术等与媒体进行了交流和探讨。

安森美半导体模拟方案部交流-直流电源管理高级市场推广经理  蒋家亮

安森美半导体公司

总部位于美国亚利桑那州菲尼克斯的安森美半导体，美国上市股票代号ON，全球雇员约34,000人，总收入约54亿美元，根据今年7月底的市值约100亿美元。自1999年从摩托罗拉分拆出来，至今已有19年的时间，2000年首次公开募股。

现在安森美的主要由汽车、工业/医疗/航空、通信、消费电子与计算5大市场部门组成。在2017年全球市场份额前20大非存储器半导体供应商中安森美排列第13，是半导体行业崭露头角的领袖之一。自成立初期至今，安森美收购十多家行业领先企业来扩大自身实力，其中包括CHERRY SEMICONDUCTOR、LSI LOGIC、ADI、FAIRCHILD等。

适配器市场趋势及安森美半导体有源钳位反激(ACF)高密度方案

蒋家亮首先分析了如今适配器方案面临的关键挑战：

●更高的能效：10%负载能效和平均能效

●更高功率密度及易散热管理

●抗电磁干扰（EMI）性能好，同时保持器件数少

●能涵盖广泛的充电应用，从手机到笔记本电脑等。

●性价比

为了应对上述挑战，安森美半导体推出了创新的电源适配器方案，从多模NCP12601、高频准谐振(QR)到有源钳位反激NCP1568,可以看出安森美半导体的USB PD 电源适配器在不断增加功率密度。

蒋家亮认为，随着对更多电力和更快充电的需求不断增加，便携式设备电源适配器在朝向更高能效和更高功率密度的方向发展，新一代USB Type-C标准支持最新的USB供电（PD）规格，电力传输最高可达100 W，正受到市场广泛关注。

谈到适配器市场趋势及安森美半导体有源钳位反激（ACF）方案，蒋家亮说，新一代手机已开始采用USB-C，而手机充电器的演进已将功率水平提升到对于15 W，功率密度对于10 W/in3。消费者需求更多电力加快充电，使得提供更多电力以更快充电和为大型电子设备供电的需求近年来迅速增加。

为何采用有源钳位反激拓扑？用于高频工作的传统的反激拓扑存在一些问题：变压器漏电；Mosfet 损耗；在EMI和缓冲器方案中，必须考虑在开关节点处的尖峰关断等。

有源钳位反激拓扑能够化解这些问题，因为其具备以下优点：

●FET零电压开关及固定的开关频率。导致高开关频率，提升效能和EMI性能。

●软增加次级端电流，有利于EMI性能。

●干净的漏极波形，无任何振铃。循环使用漏电能效更佳；EMI性能更好。

●单端拓扑。比LLC相对简单的磁设计；次级端单开关|二极管。

安森美半导体的USB PD电源适配器方案则可解决上述问题。有源钳位反激采用FET零电压开关及固定的开关频率，可以实现高开关频率，提升能效和EMI性能；软增加次级端电流，有利于EMI性能；具有干净的漏极波形，无任何振铃；因为循环使用漏电，因而能效更佳；单端拓扑采用比LLC相对简单的磁设计，以及次级端单开关/二极管。

安森美半导体提供关键的硅器件用于有源钳位反激（ACF）设计，包括NCP1568有源钳位反激脉宽调制（PWM）控制器和NCP51530高性能高低边MOSFET驱动器、NCP4306次级端同步整流驱动器，以及SUPERFET® MOSFET、桥式二极管、二极管等。这些可以组成一个系统方案。

NCP1568关键特性要点

●控制模式

自适应零电压开关（ZVS)频率调制支持可变的Vout

集成的自适应死区时间

峰值电流模式控制

●非连续导通模式（DCM)及轻载模式

可选过渡至DMC模式

频率反走，最小31 kHz的频率钳位

静音跳跃消除可闻噪音

待机功耗小于30mW

●高压（HV)启动

700V HV 启动JFET

集成高压开关节点检测以优化ZVS

内置欠压和X2放电

NCP1568 USB PD 超高密度演示板

1）NCP1568 USB PD 65W 超高密度演示板

具有30W/in^3的功率密度，满载能效94%@120Vac（20 Vout/3.25A)、94.6%@230Vac（20 Vout/3.25A)。

2）NCP1568 USB PD 90W 超高密度演示板

具有20.8W/in3的功率密度，满载能效92%@115Vac（20 Vout/4.5A)、92.5%@230Vac（20 Vout/4.5A)。

3) NCP1568 40W 5V/8A或10V/4A超高密度演示板

具有24.6W/in3的功率密度，满载能效92.3%@115Vac（5.25V/8A)、93.4%@115Vac（10V/4.A)、93.2%@230Vac（ 5.25/8A)、94.1%@230Vac（10V4A)

NCP51530高性能700V半桥驱动器

NCP51530是700V高频率、高侧和低侧半桥驱动器。可在较高工作频率下提供最理想的传播延迟、低开关电流与低静态电流。适用于在高频下工作的高效电源。

安森美半导体AC-DC方案使适配器的尺寸减少了一半，实现了超高密度65W USB PD适配器。

此外，NCP51530对比竞争器件具有最低的空载电流性能，可以与NCP1568组成超高密度PD适配器一站式方案。

蒋家亮最后表示，电源适配器受三大市场动力推进，如需求更多的电力，迈向采用USB C PD标准，以及功率密度高于20W/inch3的超高密度电源适配器。而有源钳位反激是适配器的下一个演进，它具有自适应ZVS死区时间，可配置的ACF/DCM转换，可以显著增加功率密度，支持达100W的USB 供电。安森美半导体领先市场的方案包括NCP1568有源钳位反激PWM和NCP51530 高性能MOSFET 驱动器，同时提供设计工具Simplis 模型和NCP1568 40W 5V/8A 或 或 10V/4A超高密度演示板，帮助电源设计人员快速实现超高密度电源适配器。