前言
在現代電源設計領域,尤其是在USB-C PD快充、筆記本適配器等應用中,工程師在面對高功率密度、寬輸入/輸出電壓范圍以及更高能效這些需求中,往往不能全部顧及。這是由于傳統的反激等拓撲結構都有著各自的缺陷,例如QR反激雖然設計簡單,但在高壓輸入條件下頻率范圍較寬,導致變壓器尺寸難以減小,且導通損耗較高,不利于小型化設計。
英飛凌基于此推出了混合反激軟開關拓撲技術,即HFB,旨在融合傳統反激拓撲的簡潔性與諧振轉換器的高效率,滿足現代電源系統對高性能的需求。
HFB
HFB是混合反激軟開關拓撲,相當于隔離Buck結構,在Buck降壓的基礎上做了隔離。通過使用兩個開關管組成半橋,與變壓器電感和電容串聯。在上管Q1導通時,變壓器磁化儲能,并為電容充電,Q1關斷,Q2導通時,退磁反激,電容上的能量通過變壓器傳遞到次級側。
英飛凌的HFB拓撲支持寬輸入電壓和寬輸出電壓,可以滿足大功率的PD應用需求,并容易實現主開關管的零電壓開通和輸出整流零電流關斷,降低開關損耗帶來的發熱。相比傳統反激,相同的開關頻率下,磁通密度明顯減小,鐵損也減小,開關頻率也得到降低,可以使用更小的變壓器,減小充電器的體積。
1、支持24/36V鋰離子電池組應用,英飛凌XDPS2201參考設計方案解析
2、英飛凌新一代支持5~48V USB PD3.1的PFC+HFB 二合一控制器XDPS2222
3、英飛凌推出新款自適應PFC+軟開關HFB二合一控制器XDPS2221,為PD電源適配器提供更多選擇
4、英飛凌推出二合一控制器,集成PFC+HFB控制
接下來介紹一下采用這款架構芯片的產品,產品推薦不分先后,按企業英文首字母排序。
Anker安克全氮化鎵120W充電器
Anker安克全氮化鎵120W充電器具備120W總輸出功率,單口最大輸出功率100W,滿足筆記本和手機的快充需求。該充電器內部搭載了全球首發的氮化鎵HFB架構,通過創新堆疊技術和定制器件等,將120W氮化鎵充電器體積壓縮至65W大小,配備折疊插頭,更加便于攜帶。
值得一提的是,Anker全氮化鎵120W充電器還應用了PowerIQ 4.0技術,新增的全時功率分配技術,在其他多口充電器還只能固定功率輸出的情況下,Anker在業內首次實現了C口之間的充電功率可以實時自動分配調整。
同時根據充電頭網拆解,該充電器全球獨家首發HFB 架構和 iGaN 結合的全新技術,做到了行業首創。業界大廠英飛凌HFB+iGaN方案的加持,讓產品性能效率再上一個新臺階。
DELL戴爾筆記本原裝130W USB-C氮化鎵電源適配器LA130PM230
這是一款DELL戴爾筆記本原裝130W氮化鎵電源適配器,屬于戴爾旗下高端筆記本品牌Alienware外星人M17 R3、X14 R1等機型的標配電源,采用最新的氮化鎵技術方案設計打造,能夠提供最大20V6.5A 130W連續輸出。并且由于配備的USB-C輸出線,還支持PD3.0快充,還能適用于部分游戲筆記本,商務筆記本以及輕薄筆記本,此外也可給平板和手機充電。
戴爾130W氮化鎵電源適配器延續家族式外觀設計,電源線可拆卸以及接地設計,并且支持100-240V寬電壓輸入以及通過全球絕大多數國家地區的安規認證,用戶可靈活使用,實用性相當不錯。
充電頭網通過拆解了解到,充電器采用了恩智浦TEA2206搭配英飛凌IPL60R125P7 MOS管進行主動整流。此外采用英飛凌XDPS2BF11定制主控以及MPS MP6951T同步整流控制器的電源方案,分別搭配納微NV6028 PFC開關管、東芝TK17V65W HFB半橋開關管以及富鼎先進同步整流管,定制協議芯片控制輸出。濾波電容來自輝城,模塊打膠以及覆蓋銅散熱片等,用料做工相當扎實可靠。
DELL戴爾筆記本原裝100W USB-C氮化鎵電源適配器LA100PM230
這是戴爾旗下Inspiron靈越13/14/15/16等機型的標配電源,同樣是基于氮化鎵技術方案設計,并可提供最大20V5A 130W連續輸出。相較上文拆解的130W款,這款制造商也是知名廠商光寶科技股份有限公司,相同的設計樣式以及認證,原裝品質,質量可靠。
戴爾100W氮化鎵電源適配器延續家族式外觀設計,相比功率不及130W款,但需要的電源機身也小了不少。電源適配器支持100-240V寬電壓輸入以及通過全球絕大多數國家地區的安規認證,搭配可靈活拆卸更換的電源線,實用性很好。
充電頭網通過拆解了解到,適配器同樣采用恩智浦TEA2206搭配英飛凌IPL60R105P7 MOS管進行主動整流提升效率。此外也是采用英飛凌XDPS2BF11定制主控以及MPS MP6951T同步整流控制器的相同電源方案,用料做工相當扎實可靠。
充電頭網總結
通過對英飛凌HFB混合反激軟開關拓撲技術的深入剖析和典型應用產品的拆解驗證,我們可以看到,HFB架構不僅在拓撲層面打通了傳統反激與諧振轉換器的性能鴻溝,更從根本上推動了高功率密度電源系統的小型化、輕量化與高效化。
對于USB-C PD快充和筆記本適配器等對功率與體積都有嚴格要求的新一代應用場景,HFB軟開關特性能夠實現主開關零電壓開通及整流零電流關斷,大幅降低開關損耗與開關應力,使設計者可以在保持高效率的同時,利用更小體積的磁性元件和更精簡的散熱方案,有效壓縮整機體積并提升系統可靠性。
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