基於ON Semiconductor NCP1568高功率密度有源鉗位PD 60W適配器方案

如何設計出體積又小，充電速度又快的適配器?那就必須從功率密度和開關頻率上去下手，在這兩個參數上儘可能地做到更高。頻率的高低將影響到變壓器的大小，如下圖所示，以一個60W的 USB PD設計來看，採用更高頻率和功率密度器件的RM8 LP變壓器的尺寸僅為RM10變壓器的1/3。

傳統的反激拓撲架構的開關內有變壓器和MOSFET，開關的時候會產生振鈴，振鈴將引起振鈴迴路的損耗，造成器件發熱和降低效率。振鈴同時還會產生很多高頻EMI。想要把這些高頻EMI吸收掉，就需要周圍有振鈴電路來吸收，這樣就造成了電能的損耗。相應的，如果需要電源的設計體積越小，那麼開關頻率就要越高，這樣就會帶來更多損耗。

而有源鉗位反擊拓撲中，會多增加一個MOSFET，多增加一個電容，但同樣有吸收能量的地方。當MOSFET關閉的時候，全部的能量都可以送到電容中存儲起來，可以重新利用。每一個開關都是零電壓開關，因此並沒有損耗。在關掉的時候，也可以將會產生EMI損耗的能量全部重新利用。有源鉗位拓撲結構這樣既實現了高頻，又能保證低EMI。

ON推出的NCP1568屬於有源鉗位反激控制器，它具有諸多特點。首先就是控制模式方面，NCP1568具備自適應零電壓開關，隨著輸出電壓頻率發生變動。因為在未來USB PD的使用場景中，因為接口的統一，同一個適配器可能既要給大功率的電腦充電，又要給低功耗的手機充電，所以就要保證其適配器在寬功率範圍內，都能保證非常高效的能量轉換。NCP1568內通過對負載點的開關優化，減少開關的開通損耗;而且還集成自適應的死區時間，能夠將一個開關操作做的非常完美。

另外，NCP1568還有一個導入模式。有源鉗位不能從零負載到滿負載都是ACF狀態，需要找到一個點，能夠實現IC自動切換從ACF到非連續導電模式(DCM)，這時電源可以將輕載和待機再熱化。因為內嵌啟動部分，又有輸入的欠壓保護，又可以將ACF模式頻率反走，所以NCP1568的待機功率可以做到小於30mW。