AC－DC技術(shù)如何滿足USB－PD的發(fā)展趨勢(shì)
2022-8-1 14:26:13??????點(diǎn)擊：
日前，安森美(onsemi)宣布推出一系列針對(duì)USB-PD的AC-DC控制器和驅(qū)動(dòng)器，能顯著減少高能效AC-DC電源的物料單(BOM)含量，尤其是在100 W 以上的負(fù)載范圍。
EEWORLD采訪了安森美先進(jìn)方案部產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理黎志遠(yuǎn)，在對(duì)話過(guò)程中，黎志遠(yuǎn)以安森美的產(chǎn)品為例，詳細(xì)解讀了AC-DC充電器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與要求。以下是對(duì)話詳情。
1 安森美如何看待充電器的發(fā)展？這一看似不起眼的市場(chǎng)對(duì)全球脫碳化的意義有多大？
黎志遠(yuǎn)：隨著智能手機(jī)的發(fā)展, 充電器的輸出功率越來(lái)越大，從十幾年前的5 W -10 W充電器，發(fā)展到今天的超級(jí)快充/快充/USB PD充電器輸出功率到100 W以上。在中國(guó)每個(gè)人幾乎都有多于一臺(tái)的手機(jī)，因此充電器的能效也對(duì)碳減排有著相當(dāng)重要的影響。安森美的充電器方案一直致力于推動(dòng)高能效小型化設(shè)計(jì)。例如：我司的100 W充電器方案運(yùn)用了新一代的6 引腳功率因數(shù)校正(PFC)控制器 - NCP1623，具備有boost follower功能，在115 VAC 輸入電壓下，比其他傳統(tǒng)PFC方案能效增加約2%，大大減少充電器的功耗。
100 W充電器方案采用NCP1345和NCP1623
2 能否簡(jiǎn)要介紹下安森美在充電器市場(chǎng)的歷史和里程碑事件。
黎志遠(yuǎn)：這幾年間大功率的USB PD旅行適配器和超級(jí)快充手機(jī)充電器發(fā)展非常迅速。由過(guò)去的18 W QC 2.0快速發(fā)展到今天65 W甚至100 W以上的USB PD Type C和超級(jí)快充。
而安森美一直致力在高效率高功率密度的電源方案不斷發(fā)展，亦看準(zhǔn)這市場(chǎng)機(jī)遇，早在多年前已開(kāi)發(fā)業(yè)界第一款開(kāi)關(guān)頻率能達(dá)到 300 k或以上的準(zhǔn)諧振反激控制器NCP1340，隨后繼續(xù)開(kāi)發(fā)了能提升輕載能效的NCP1342，今年年初更推出了針對(duì)USB PD適配器設(shè)計(jì)，而簡(jiǎn)化了外圍元件的新一代NCP1345，國(guó)內(nèi)外不少知名的手機(jī)廠商的65 W，80 W 和100 W以上的超級(jí)快充充電器和知名品牌的多口USB PD旅行適配器都采用了我司的NCP134x系列。
3 安森美的業(yè)務(wù)重心是工業(yè)和汽車，那么對(duì)于消費(fèi)類電源市場(chǎng)而言，安森美的支持力度如何？
黎志遠(yuǎn)：在消費(fèi)類電源市場(chǎng)，就例如我以上提到的高能效高密度USB PD旅行適配器和超級(jí)快充手機(jī)充電器，安森美除了不斷開(kāi)發(fā)針對(duì)該市場(chǎng)的PFC控制器、準(zhǔn)諧振反激、有源鉗位反激及同步整流控制器，還建立了一系列按照實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的評(píng)估板給客戶參考，如65 W Type-C PD3.0/PPS充電器方案評(píng)估板、100 W Type-C PD3.0/PPS充電器方案評(píng)估板等。
65 W高頻QR USB PD適配器和快充方案
4 和工業(yè)、汽車與云基礎(chǔ)設(shè)施相比，充電器市場(chǎng)AC/DC的需求與技術(shù)發(fā)展有哪些差異化？安森美產(chǎn)品在充電器市場(chǎng)的賣點(diǎn)是什么？
黎志遠(yuǎn)：相比起其他應(yīng)用的電源，手機(jī)充電器和USB PD適配器需要更小型化更便攜，一個(gè)65 W甚至100 W以上的超級(jí)快充充電器USB PD適配器，最好跟從前的5 W/10 W的大小一樣，甚至更少，所以挑戰(zhàn)就是如何能再大大提升功率密度，MOSFET等功率器件和變壓器、電容等器件需要體積更小，但同時(shí)損耗和溫升也下降。
除此以外也要滿足CoC V5 tier2及DoE等Energy Compliance的空載待機(jī)功耗，輕載能效及平均能效要求，在充電器或USB PD適配器應(yīng)用，不是單一輸出工作點(diǎn)，而是從3.3 V 到20 V整個(gè)輸出范圍，所以一個(gè)外型小小的充電器內(nèi)里實(shí)在對(duì)開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)要求十分高。
而安森美的AC-DC控制器產(chǎn)品及方案，正是針對(duì)高能效高功率密度的路線不斷持續(xù)開(kāi)發(fā)發(fā)展，之前提及的NCP134x準(zhǔn)諧振反激控制器，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)至300 khz以上，使開(kāi)關(guān)電源的變壓器和電容縮小，同時(shí)在不同PD輸出都可以滿足Coc V5 Tier 2和DoE的空載待機(jī)功耗，輕載能效及平均能效要求。
安森美的LLC控制器方案NCP1399x，開(kāi)關(guān)頻率也達(dá)到300 Khz，適用于150 W以上的高功率密度游戲筆記本和USB PD多口旅行適配器設(shè)計(jì)。而剛剛上市的圖騰柱(Totem Pole)PFC控制器NCP1680，幫助開(kāi)發(fā)人員解決在150 W以上的高密度充電器或旅行適配器上的整流橋功耗和散熱問(wèn)題，大大提升AC-DC電源的能效，使方案更小型化。
5 安森美認(rèn)為未來(lái)充電器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)有哪些？
黎志遠(yuǎn)：隨著新發(fā)布的USD PD 3.1(EPR)，USD PD輸出可以提升到48 V/5 A，功率到240 W意味著USD PD的AC-DC適配器的應(yīng)用范圍更廣。不僅是手機(jī)超級(jí)快充，游戲筆記本，甚至可用于智能顯示屏到電動(dòng)工具等。不同類型的便攜設(shè)備都有機(jī)會(huì)用USB PD 3.1適配器。由于USB PD 3.1的可允許功率更高，輸出電壓更廣，功率率密度更高，設(shè)計(jì)也面臨更大挑戰(zhàn)，安森美的應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)，針對(duì)這應(yīng)用，在進(jìn)行相關(guān)參考設(shè)計(jì)，會(huì)于不久將來(lái)發(fā)布。
EEWORLD采訪了安森美先進(jìn)方案部產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理黎志遠(yuǎn)，在對(duì)話過(guò)程中，黎志遠(yuǎn)以安森美的產(chǎn)品為例，詳細(xì)解讀了AC-DC充電器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與要求。以下是對(duì)話詳情。
1 安森美如何看待充電器的發(fā)展？這一看似不起眼的市場(chǎng)對(duì)全球脫碳化的意義有多大？
黎志遠(yuǎn)：隨著智能手機(jī)的發(fā)展, 充電器的輸出功率越來(lái)越大，從十幾年前的5 W -10 W充電器，發(fā)展到今天的超級(jí)快充/快充/USB PD充電器輸出功率到100 W以上。在中國(guó)每個(gè)人幾乎都有多于一臺(tái)的手機(jī)，因此充電器的能效也對(duì)碳減排有著相當(dāng)重要的影響。安森美的充電器方案一直致力于推動(dòng)高能效小型化設(shè)計(jì)。例如：我司的100 W充電器方案運(yùn)用了新一代的6 引腳功率因數(shù)校正(PFC)控制器 - NCP1623，具備有boost follower功能，在115 VAC 輸入電壓下，比其他傳統(tǒng)PFC方案能效增加約2%，大大減少充電器的功耗。
100 W充電器方案采用NCP1345和NCP1623
2 能否簡(jiǎn)要介紹下安森美在充電器市場(chǎng)的歷史和里程碑事件。
黎志遠(yuǎn)：這幾年間大功率的USB PD旅行適配器和超級(jí)快充手機(jī)充電器發(fā)展非常迅速。由過(guò)去的18 W QC 2.0快速發(fā)展到今天65 W甚至100 W以上的USB PD Type C和超級(jí)快充。
而安森美一直致力在高效率高功率密度的電源方案不斷發(fā)展，亦看準(zhǔn)這市場(chǎng)機(jī)遇，早在多年前已開(kāi)發(fā)業(yè)界第一款開(kāi)關(guān)頻率能達(dá)到 300 k或以上的準(zhǔn)諧振反激控制器NCP1340，隨后繼續(xù)開(kāi)發(fā)了能提升輕載能效的NCP1342，今年年初更推出了針對(duì)USB PD適配器設(shè)計(jì)，而簡(jiǎn)化了外圍元件的新一代NCP1345，國(guó)內(nèi)外不少知名的手機(jī)廠商的65 W，80 W 和100 W以上的超級(jí)快充充電器和知名品牌的多口USB PD旅行適配器都采用了我司的NCP134x系列。
3 安森美的業(yè)務(wù)重心是工業(yè)和汽車，那么對(duì)于消費(fèi)類電源市場(chǎng)而言，安森美的支持力度如何？
黎志遠(yuǎn)：在消費(fèi)類電源市場(chǎng)，就例如我以上提到的高能效高密度USB PD旅行適配器和超級(jí)快充手機(jī)充電器，安森美除了不斷開(kāi)發(fā)針對(duì)該市場(chǎng)的PFC控制器、準(zhǔn)諧振反激、有源鉗位反激及同步整流控制器，還建立了一系列按照實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的評(píng)估板給客戶參考，如65 W Type-C PD3.0/PPS充電器方案評(píng)估板、100 W Type-C PD3.0/PPS充電器方案評(píng)估板等。
65 W高頻QR USB PD適配器和快充方案
4 和工業(yè)、汽車與云基礎(chǔ)設(shè)施相比，充電器市場(chǎng)AC/DC的需求與技術(shù)發(fā)展有哪些差異化？安森美產(chǎn)品在充電器市場(chǎng)的賣點(diǎn)是什么？
黎志遠(yuǎn)：相比起其他應(yīng)用的電源，手機(jī)充電器和USB PD適配器需要更小型化更便攜，一個(gè)65 W甚至100 W以上的超級(jí)快充充電器USB PD適配器，最好跟從前的5 W/10 W的大小一樣，甚至更少，所以挑戰(zhàn)就是如何能再大大提升功率密度，MOSFET等功率器件和變壓器、電容等器件需要體積更小，但同時(shí)損耗和溫升也下降。
除此以外也要滿足CoC V5 tier2及DoE等Energy Compliance的空載待機(jī)功耗，輕載能效及平均能效要求，在充電器或USB PD適配器應(yīng)用，不是單一輸出工作點(diǎn)，而是從3.3 V 到20 V整個(gè)輸出范圍，所以一個(gè)外型小小的充電器內(nèi)里實(shí)在對(duì)開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)要求十分高。
而安森美的AC-DC控制器產(chǎn)品及方案，正是針對(duì)高能效高功率密度的路線不斷持續(xù)開(kāi)發(fā)發(fā)展，之前提及的NCP134x準(zhǔn)諧振反激控制器，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)至300 khz以上，使開(kāi)關(guān)電源的變壓器和電容縮小，同時(shí)在不同PD輸出都可以滿足Coc V5 Tier 2和DoE的空載待機(jī)功耗，輕載能效及平均能效要求。
安森美的LLC控制器方案NCP1399x，開(kāi)關(guān)頻率也達(dá)到300 Khz，適用于150 W以上的高功率密度游戲筆記本和USB PD多口旅行適配器設(shè)計(jì)。而剛剛上市的圖騰柱(Totem Pole)PFC控制器NCP1680，幫助開(kāi)發(fā)人員解決在150 W以上的高密度充電器或旅行適配器上的整流橋功耗和散熱問(wèn)題，大大提升AC-DC電源的能效，使方案更小型化。
5 安森美認(rèn)為未來(lái)充電器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)有哪些？
黎志遠(yuǎn)：隨著新發(fā)布的USD PD 3.1(EPR)，USD PD輸出可以提升到48 V/5 A，功率到240 W意味著USD PD的AC-DC適配器的應(yīng)用范圍更廣。不僅是手機(jī)超級(jí)快充，游戲筆記本，甚至可用于智能顯示屏到電動(dòng)工具等。不同類型的便攜設(shè)備都有機(jī)會(huì)用USB PD 3.1適配器。由于USB PD 3.1的可允許功率更高，輸出電壓更廣，功率率密度更高，設(shè)計(jì)也面臨更大挑戰(zhàn)，安森美的應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)，針對(duì)這應(yīng)用，在進(jìn)行相關(guān)參考設(shè)計(jì)，會(huì)于不久將來(lái)發(fā)布。
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