USB 電力輸送(PD)標(biāo)準(zhǔn)支持通過USB進(jìn)行高達(dá)100W的電力輸送，該電力足以驅(qū)動(dòng)筆記本電腦、顯示器和DLP?電影放映機(jī)等高功率設(shè)備。

USB PD適配器通常采用電感-電感-電容(LLC)或準(zhǔn)諧振(QR)反激進(jìn)行隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換。LLC的優(yōu)勢(shì)在于其支持具有軟開關(guān)的功率開關(guān)，但由于其窄增益限制，并不適用于寬輸出電壓范圍。而且，QR反激在不連續(xù)電流傳導(dǎo)模式下工作，且在所有輸出電壓范圍內(nèi)都不能實(shí)現(xiàn)全軟開關(guān)。此外，變壓器漏感的損耗限制了實(shí)際的最大開關(guān)頻率。當(dāng)設(shè)計(jì)人員想要實(shí)現(xiàn)高功率密度和小適配器尺寸時(shí)，上述不足就給功能的實(shí)現(xiàn)帶來了很大的限制。

有源鉗位反激(ACF)是一種可克服這些限制的新型諧振拓?fù)?。與QR反激不同，ACF可實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)和漏感能量回收。臨界導(dǎo)通模式ACF使用小型負(fù)磁化電感在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS)。此外，輸出整流器可在關(guān)斷期間實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)(ZCS)，這將降低整流器的反向恢復(fù)損耗，并提高電磁干擾性能。憑借這些優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高頻率和高效率的適配器。

使用德州儀器30 W/in3、93.4%效率、100 W AC/DC適配器參考設(shè)計(jì)的電路包括基于UCC28056的前端轉(zhuǎn)換模式功率因數(shù)校正(PFC)電路，然后是基于UCC28780的用于隔離式DC / DC轉(zhuǎn)換的ACF。圖1是參考設(shè)計(jì)的詳細(xì)系統(tǒng)框圖。

EMI濾波器和整流器

TM-PFG功率級(jí)

ACF功率級(jí)

PD控制器

SR驅(qū)動(dòng)器

UCC24612

隔離器

IS07710F

ACF控制器

UCC28780

PFC控制器

UCC28056

放大器

TLV171

輸出端口

MOSFET

CSD17575Q3

　　圖1：AC/DC適配器參考設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖

設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的特征是無外殼的超高功率密度30 W/in3。首先，臨界導(dǎo)通模式ACF可以實(shí)現(xiàn)高開關(guān)頻率，使得RM8內(nèi)核可用于變壓器。而且，由于具有超高轉(zhuǎn)換器效率，無需使用散熱器，從而既節(jié)省了空間，也提高了功率密度。圖2所示為AC/DC適配器參考設(shè)計(jì)電路板。

　　圖2：AC/DC適配器參考設(shè)計(jì)電路板

設(shè)計(jì)師關(guān)注的另一重要特征是該設(shè)計(jì)的高效率。UCC28780實(shí)現(xiàn)了主開關(guān)的ZVS和次級(jí)整流器的ZCS。次級(jí)諧振配置形成初級(jí)電流波形，從而降低初級(jí)均方根(RMS)電流并顯著改善同步整流器操作。氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于ACF初級(jí)側(cè)開關(guān)，以提高效率，因?yàn)樗鼈兙哂休^小的寄生參數(shù)。通過在5 VOUT和9 VOUT下關(guān)閉PFC級(jí)，可進(jìn)一步提高效率。圖3所示為參考設(shè)計(jì)的平均效率曲線。

Vout(V)

效率(%)

　　圖3：AC/DC適配器參考設(shè)計(jì)平均效率曲線