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双管反激240W USB PD3.1 EPR设计要点

发表时间:2024-05-15 08:37:57 浏览:28

USB PD组织发布了最新的USB PD3.1 EPR规范,最大的输出达到48V5A, 240W的功率,使得传统的单开关QR Flyback方案难以满足设计指标,不管是开关管的峰值电流承受能力以及管子的电压应力还是效率都难以满足要求,而LLC拓扑结构虽然有着很高的效率但是又很难满足接近十倍的输出电压范围指标,如果LLC的后级再使用一级DC/DC变换器那么低压及轻载下的效率又会因为DC/DC的低指标而变得很差甚至不能满足COC及DOE的能效标准。


在此背景下,我们将介绍使用高频QR控制器NCP1345设计双管反激240W USB PD3.1 EPR方案。本文为第一部分,将重点介绍概述、变压器匝比要求、PFC在不同的输入电压下的开通和关断要求、变压器设计等。


概述


双管反激QR变换器架构很好地解决了前面提到的难题,双管反激QR变换器可以输出很宽的电压范围,通过合理的选择变压器匝比,可以使初级的双开关近似工作在ZVS开通,同时高匝比的应用也使得初级的电流减小,开关损耗和导通损耗得以减少,后级同步整流管可以使用常用的120V的MOSFET,降低了整体成本。


双钳位二极管又可以把漏感的能量回馈到输入端,消除了漏感能量损耗, 还有一个最大的优点就是相对其它软开关控制器, QR Flyback设计调试非常简单,对器件的要求相对较低,GaN的普及应用又能让开关频率提高并且低的谷底开通电压下的损耗非常小。


NCP1345是NCP1342的下一代升级版本,对多个功能进行改善更新,提供了双VCC端子,电压分别为38V和150V,改进了抖频模式来降低抖频带来的输出纹波,自适应的SKIP负载点确保不同的输出电压下进入SKIP的负载点相同来减小纹波电压,快速精确的初级OVP保护,初级恒流控制确保不同的输出电压下的OCP保护电流值相同,还有设定输出钳位电压用来直接驱动GaN,可设定的自适应驱动速度来降低次级应力等功能。