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新聞資訊

    隨著現在百瓦大功率適配器的普及, 傳統反激架構已不能滿足日益增加的大功率適配器的高開關頻率、高功率密度、高效率要求,適合更大功率輸出的LLC架構開始引入百瓦大功率PD適配器中,為大功率適配器提高轉換效率、減小體積、便于攜帶、提高競爭力。

    由于開關電源中整流后采用大容量的濾波電容,呈現容性負載,在電容充放電時會使電網中產生大量高次諧波,產生污染和干擾,工程師開始在開關電源中引入PFC電路,功率在75-85W以上的開關電源強制要求加入PFC電路以提高功率因數,修正負載特性。

    另外,現如今百瓦多口快充市場的繁榮和各大廠商對高效、高集成AC-DC方案的追求,為PFC+LLC架構提供了廣闊的應用空間。結合日益成熟的氮化鎵技術和DC-DC電路,這一架構已構建出成熟的大功率、高性能的多口快充電源方案。

    LLC+PFC芯片在USB-C快充應用案例

    充電頭網通過持續拆解了解到,目前恩智浦、MPS以及意法推出的四款LLC+PFC芯片在USB-C快充中有著廣泛應用。文中出現的四款芯片部分參數如圖所示,下文小編將為您詳細介紹。

    NXP恩智浦TEA2016AAT

    恩智浦TEA2016AAT是一顆內置LLC控制器和PFC控制器的初級主控芯片,采用SO16封裝,內置數字架構控制,簡化了設計的同時減少外圍元件數量,芯片內置多重完善的保護功能,同時無需額外的外部組件就能進行X電容放電,集成度非常高。


    PFC可配置為DCM/QR,DCM/QR/CCM混合模式和CCM固定頻率三種運行模式,滿足不同功率應用需求。另外,配合恩智浦TEA1995T可以設計90W-500W功率電源,同時輕載與滿載效率都非常高,符合能源之星、EuP等多種節能標準。

    應用案例:

    1、拆解一款游戲本專用240W氮化鎵+碳化硅適配器

    2、拆解報告:澳萊特218.4W電動自行車充電器

    3、拆解報告:安卓微120W DC電源適配器

    4、拆解報告:倍思100W 2A2C氮化鎵快充充電器

    5、拆解報告:DJI大疆100W雙USB-C口氮化鎵桌面充電器

    6、拆解報告:PANFORE廣數130W 3C1A氮化鎵充電器

    7、拆解報告:PANFORE廣數130W DC電源適配器

    8、拆解報告:公牛240W 3C1A氮化鎵桌面充電器

    9、拆解一款高性能LLC架構100W氮化鎵三口快充充電器

    10、LLC+GaN高性能架構:摩米士100W 2A2C氮化鎵快充拆解

    11、拆解一款售價168元100W四口氮化鎵快充

    12、拆解報告:科沃140W 1A1C氮化鎵充電器

    13、拆一款游戲本專用120W氮化鎵適配器!

    14、拆解報告:尚巡230W氮化鎵充電器

    15、拆解報告:SPRUCE 140W 3C1A無線充二合一充電座

    16、拆解報告:科沃140W雙USB-C氮化鎵充電器

    17、拆解報告:蔚來NIO Life 210W桌面充電器

    18、拆解報告:訊天宏100W 3C1A氮化鎵充電器

    19、拆解報告:旭聯150W 3C1A氮化鎵桌面充電器

    NXP恩智浦TEA2017AAT

    恩智浦TEA2017AAT初級主控芯片是一款數字化可配置LLC和PFC組合控制器,用于高效諧振電源。芯片包括LLC和PFC控制器功能,采用SO16封裝。


    芯片內部集成高壓啟動和X電容放電,內部集成驅動器,可直接驅動高壓上管,無需外置驅動器。PFC可配置為DCM/QR,DCM/QR/CCM混合模式和CCM固定頻率三種運行模式。另外,這款芯片可配合恩智浦TEA2095T來設計90W-1000W功率的電源,同時輕載與滿載效率都非常高,符合能源之星、EuP等多種節能標準。

    應用案例:

    1、拆解報告:綠聯300W 4C1A五口PD氮化鎵快充充電器

    MPS HR1211

    MPS HR1211是一顆多模式PFC和電流模式LLC二合一控制器,將傳統芯片方案需要2-3顆芯片才能實現的功能集成在一顆芯片內部,PFC控制器支持CCM和DCM工作模式,提供SOIC-20 以及TSSOP-20封裝。


    HR1211采用數字控制內核,可通過UART接口編程,內置的節能技術可使HR1211在全工作范圍實現優化效率。這款芯片支持高壓啟動和智能X電容放電,PFC級支持最高250KHz工作頻率,LLC級內置600V半橋驅動器,內部集成自舉二極管,工作頻率高達500KHz,支持豐富的保護功能。

    應用案例:

    1、拆解報告:L Lab愛蘭博140W 2C1A氮化鎵充電器

    2、拆解報告:恩澤130W 4 USB-C口氮化鎵充電器

    3、拆解報告:摩米士100W 4C2A六口氮化鎵無線桌面充電器

    4、拆解報告:摩米士140W 2C1A氮化鎵充電器

    5、拆解報告:瑞嘉達140W三USB-C口氮化鎵充電器

    6、拆解報告:lifeme魅藍140W 2C1A氮化鎵充電器

    7、拆解報告:SATECHI 165W四USB-C氮化鎵桌面充電器

    8、拆解報告:今翔140W 3C1A氮化鎵快充充電器

    ST意法半導體STNRG011

    意法半導體的STNRG011是一顆數字化多模式PFC+意法專利time shift控制模式的LLC控制器,內置800V高壓啟動電路,內置輸入電壓檢測和X電容放電功能,可降低待機功耗。內置的PFC控制器支持CRM和DCM模式以及輸入電壓前饋,THD優化以及頻率限制,運行在增強型固定導通時間模式下的臨界模式。



    STNRG011內置整套的PFC保護,諧振半橋的時間方便控制,支持快速突發模式的增強型輕載突發模式,內置完整的半橋保護功能。可用于開放式電源、平板電視電源、PC電源和適配器應用。

    STNRG011采用SO20封裝,引腳采用區塊化設計,將高壓和驅動引腳與采樣引腳分開,便于電路優化設計。內置8位數字內核控制,內置數字算法和硬件模擬電路,實現高性能和高可靠的電源設計。芯片內置ROM存儲器用于存儲算法,參數可在生產階段存儲在器件存儲器中,實現靈活的功能配置。并支持UART引腳通信,實現監控功能,連接外部存儲器或從外部存儲器更新內部存儲信息。

    應用案例:

    1、古石 x 意法188W多口桌面充電器參考設計解析

    充電頭網總結

    文中提到的恩智浦、MPS、意法這四款芯片創新性的將PFC+LLC二合一設計,有效簡化了初級電路,可根據輸出負載自動控制PFC電路開關,同時配合PFC升壓電路,大幅度減小初級濾波電容容量,進一步減小充電器體積,同時外圍元件更為精簡,使其成為一類極具競爭力的AC-DC電源芯片方案。

    目前,倍思、大疆、公牛、綠聯、摩米士、魅藍等業界知名品牌的大功率適配器均選擇內置PFC+LLC架構電源芯片,以實現更小效率,更低發熱以及更小體積。另外,對于上文提到的四款芯片來說,百瓦只是起步點,更高功率的桌充、游戲本適配器、迷你主機內置電源同樣可以采用文中提到的四款高效PFC+LLC芯片。

    LLC拓撲以高效率的優勢,在很多場合都取代了傳統的反激電路,在家用電器中獲得了較高的效率,從而達到能耗要求。LLC拓撲適合于固定電壓應用的家電產品,近年來也逐漸用于高性能小體積充電器,如筆記本適配器和PD快充中。

    由于LLC拓撲要求輸入輸出電壓固定,并且能夠使用LLC拓撲的也都是大功率電源,所以LLC需要增加一級PFC功率因數校正電路。PFC級不僅用于校正功率因數,還用于輸出穩定的直流電壓為LLC級供電。早期均采用獨立PFC控制器+獨立LLC控制器的形式實現,器件數量較多。

    而隨著近年來電源集成度的提升,多家廠商都推出了PFC和LLC二合一的Combo控制器,將兩顆芯片獨立實現的功能整合成一顆芯片,簡化電源設計。不僅減少了器件數量,PFC級還可以跟隨LLC級負載動態調節工作狀態,可滿足更高的能效要求,成為近年來的主流高性能電源解決方案。

    為什么LLC適配器要搭配PFC使用

    由于開關電源中整流后采用大容量的濾波電容,呈現容性負載,在電容充放電時會使電網中產生大量高次諧波,產生污染和干擾,工程師開始在開關電源中引入PFC電路,功率在75-85W以上的開關電源強制要求加入PFC電路以提高功率因數,修正負載特性。PFC分為被動式和主動式兩種。被動式采用大電感串聯補償,主要缺點是體積大,且效率低下。

    隨著近年來半導體器件迅猛發展,被動式PFC被主動式PFC全面取代。主動式PFC采用PFC控制器、開關管、電感和二極管組成升壓電路,具有體積小、輸入電壓范圍寬、功率因數補償效果好的優點。主動式PFC通過控制器驅動開關管升壓,二極管整流為主電容充電,根據電壓電流之間的相位差進行功率因素補償。

    LLC架構屬于雙管半橋諧振,采用諧振電感、勵磁電感和諧振電容串聯,故名LLC。LLC架構采用零電壓開關(ZVS)軟開關技術,具有工作頻率高、損耗小、效率高、體積小的優點,可提高充電器功率密度。其諧振操作可實現全負載范圍的軟開關,減小開關損耗。從而成為高頻和高功率密度設計的理想選擇,適合固定電壓輸出,EMI特性更好。

    LLC架構只有在輸入和輸出電壓固定的工況下,才能有理想的表現。通常,開關電源初級使用LLC架構時,都會配合一級PFC電路,將整流后的脈動直流電升壓穩壓為LLC級供電的同時進行功率因數校正,滿足LLC架構工作環境。如今隨著適配器的集成度越來越高,PFC功率因數校正控制器也集成在LLC控制器內部。

    并且,在高功率密度的適配器中,使用主動式PFC電路,還可以減小高壓濾波電解容量,減小體積,提高適配器的功率密度。

    LLC+PFC二合一控制器

    充電頭網匯集了目前市面流行上的LLC+PFC二合一控制器,如下表所示。

    排名不分先后,按英文首字母排序。

    Infineon 英飛凌

    IDP2308

    英飛凌IDP2308是一個數字多模式PFC和LLC控制器,集成了浮動高側驅動器和啟動單元。數字引擎為多模式操作提供高級算法,以支持整個負載范圍內的最高效率,實現了全面且可配置的保護功能。DSO-14 封裝僅需要最少的外部組件。集成的高壓啟動單元和先進的突發模式可實現低待機功率。此外,集成了一個一次編程 (OTP) 單元,以提供一組廣泛的可配置參數,有助于簡化相位設計。

    英飛凌IDP2308支持同步PFC和LLC突發模式控制,PFC驅動器可配置并支持多模式,優化效率。可配置非線性LLC VCO曲線,軟啟動可配置,支持交流電壓感應和X電容放電,最高支持300kHz工作頻率。可以充分利用GaN器件的高頻優勢,低Qg、低Coss和低導通阻抗,實現效率和功率密度的提高,性能明顯優于LLC+傳統MOS的搭配。IDP2308支持可配置的保護功能,外圍元件極簡。

    英飛凌IDP2308內建的處理器可使用dpVision軟件通過半雙工UART接口進行編程,配置PFC和LLC參數,使用內置的單次編程存儲器進行參數存儲。

    MPS 芯源半導體

    HR1200

    HR1200 在單芯片中集成一個數字 PFC 控制器和一個半橋諧振控制器。它在無負載或超輕載條件下只需要非常低的電量,因此符合歐盟能效認證(EuP)Lot 6 和第 5 版規范的 2 級規范要求。

    HR1200 的 PFC 采用獲得專利的平均電流控制方案,可以根據輸入電壓和輸出負載的瞬態條件,在連續導通模式(CCM)和斷續導通模式(DCM)下工作。IC 在輕載條件下具有出色的效率和高功率 PF。在連續導通模式下運行時,該控制器可以用于最高 500W、板尺寸限制最少的應用。可以通過 I2C GUI 設置多項參數,以優化 PFC 的性能。編程可以由工廠,或由客戶參考詳細的用戶指南完成。半橋 LLC 變換器可以采用零電壓開關(ZVS)實現高效率。

    HR1200 實現自適應死區時間調節(ADTA)功能,所以 LLC 變換器可以在重載到輕載條件下輕松實現 ZVS。此外,HR1200 可以防止 LLC 變換器在容性模式下運行,使其更可靠,更易于設計。HR1200 在 IC 內集成高壓(HV)電流源用于啟動,因此無需使用傳統的啟動電阻或外部電路。將 AC 輸入移除后,高壓電流源也作為 X 電容放電器使用,無需電阻。

    HR1203

    HR1203 是一款高性能控制器,集成一個先進的數字 PFC 控制器和一個半橋 LLC 諧振控制器。在無負載或超輕載條件下,HR1203 只需低輸入供電,因此符合歐盟能效認證(EuP)Lot 6 和第 5 版規范的 2 級規范要求。

    HR1203 的 PFC 采用平均電流控制方案,可以根據輸入電壓和輸出負載的瞬態條件,在連續導通模式(CCM)和斷續導通模式(DCM)下工作。

    IC 在輕載條件下具有出色的效率和高功率因數(PF)。可以通過 I2C GUI 設置多項參數,以優化 PFC 的性能。編程可以由工廠,或由客戶參考詳細的用戶指南完成。

    半橋 LLC 諧振變換器采用零電壓開關(ZVS)實現高效率。HR1203 具有自適應死區時間調節(ADTA)功能,在不同負載條件下都能確保 ZVS。此外,HR1203 可以防止 LLC 變換器在容性模式下運行,使其更可靠,更易于設計。

    HR1203 內部集成高壓(HV)電流源,可啟動上電。將 AC 輸入移除后,高壓電流源也可作為 X 電容放電器使用。這也有助于減少相關設備的數量,從而在無負載時降低功耗。

    為了提高抗擾度,HR1203 采用多個可編程的數字濾波器對關鍵信號濾波。

    全方位保護功能包括過溫關斷保護、開路保護(OLP)、過流保護(OCP)、過壓保護(OVP)和欠壓保護/開啟。

    HR1211

    MPS HR1211是一顆多模式PFC和電流模式LLC二合一控制器,而傳統芯片如果要實現這一功能,需要2-3顆進行組合搭配,外圍電路會變得復雜。值得一提的是,MPS HR1211可通過UART接口編程,內置的節能技術可使HR1211在全工作范圍實現優化效率。HR1211的PFC控制器使用獲得專利的數字電流控制體系來實現混合的CCM和DCM工作模式。

    二合一控制器在業界也被工程師親切的稱呼為COMBO。COMBO在英文里的意思是“結合物”,而COMBO驅動器就是把CD—RW刻錄機和DVD光驅結合在一起的“復合型一體化”驅動器。

    MPS HR1211將PFC控制器和LLC控制器整合到一個封裝里面,類似COMBO,其數字內核并可根據負載情況進行聯動控制,獲得更高的輕載效率。

    HR1211采用數字控制內核,芯片內置多個獨立的ADC用于檢測輸入電壓,PFC輸出電壓,LLC反饋電壓和PFC峰值開關電流。檢測數值送到HR1211內置的數字控制內核進行比較,配合芯片內專有的數字算法,進行實時反饋控制。HR1211支持多種完善的保護措施,如熱關斷、PFC開環保護、過壓保護、過流限制和過流保護、超功率保護等多重保護。值得一提的是,HR1211空載待機功耗<100mW。

    同時HR1211支持高壓啟動,智能X電容放電。PFC級工作頻率最高250kHz,支持可編程的抖頻,可編程的軟啟動和Burst,可編程的AC欠壓保護,逐周期電流限制和其他保護功能。

    NXP 恩智浦

    TEA2016AAT

    NXP TEA2016AAT芯片采用薄型窄體 SO16 封裝,內置高壓啟動,集成LLC和PFC控制器以及對應的驅動器。TEA2016AAT集成X電容放電,正常輸出信號指示。

    芯片采用谷底/零電壓開關以減小開關損耗,全負載范圍內都保持高轉換效率,并且符合最新的節能標準,空載輸入功率<75mW。同時TEA2016AAT還具有完整全面的保護功能,包括電源欠壓保護、過功率保護、內部和外部過熱保護、精確的過壓保護、過流保護和浪涌保護等保護功能。

    NXP TEA2016AAT是一款面向高效諧振電源的數字可配置LLC和PFC組合控制器。同時集成了 LLC 控制器功能以及 DCM 和 QR 模式下工作的PFC控制器。借助TEA2016AAT可以構建出完整的諧振電源,不僅設計簡單,所需組件數也很少。

    該芯片采用數字架構,基于高速數字內核控制器,在開發過程中可調節LLC和PFC控制器的工作和保護設置,并根據設置值運行,為獲得高度可靠的實時性能提供了保障。

    TEA2016AAT與TEA1995T的組合能夠輕松實現90-500W功率、高效可靠的電源的設計,而且外部元器件數非常少。該系統擁有非常低的空載輸入功率(< 75 mW ;整個系統包括 TEA2016AAT/TEA1995T 組合),在最低到最高的負載下均保持高效率。

    TEA2016AAT符合能源之星、美國能源部、歐盟生態設計指令、歐盟行為準則的能效法規,且滿足其他一些準則。可用于臺式電腦和一體機電源、液晶電視、筆記本電腦電源適配器和打印機電源。

    據充電頭網了解,NXP TEA2016AAT已被應用于麥多多100W氮化鎵三口快充充電器、尚巡120W氮化鎵適配器、REMAX 100W四口氮化鎵快充、摩米士100W 2A2C氮化鎵快充等多款百瓦高密度氮化鎵快充電源產品中,相比PFC和LLC采用獨立芯片的方案,NXP方案只采用一顆IC,大大簡化了初級設計并提高電源可靠性及效率,獲得眾多電源廠商青睞。

    TEA2017AAT

    恩智浦最新推出了TEA2017AAT數字配置的多模式PFC+LLC一體化控制器,相比TEA2016AAT,PFC級支持CCM運行模式。

    恩智浦TEA2017AAT是一款數字化可配置LLC和PFC組合控制器,用于高效諧振電源。它包括LLC和PFC控制器功能。PFC經配置可在DCM/QR、CCM固定頻率或支持所有操作模式的多模式下運行,優化PFC效率。TEA2017AAT能夠構建一個完整的諧振電源,電源設計簡便,組件數量少。TEA2017AAT采用小型窄條SO16封裝。

    TEA2017AAT數字架構基于高速可配置硬件狀態機,確保可靠性、實時性。在電源開發過程中,LLC和PFC控制器的多種操作和保護設置都可以通過向設備加載新設置來進行調整,以滿足特定的應用要求。專有TEA2017AAT配置內容未經授權無法復制,配置安全得以保證。

    與傳統的諧振拓撲相比,TEA2017AAT由于采用LLC低功耗模式,在低負載時表現出非常高的效率。此模式在連續切換(也稱為大功率模式)和間歇模式之間的功率區域內運行。

    TEA1716T

    恩智浦TEA1716T,是一款具有集成間歇頻率工作模式、符合EuP lot 6的半橋諧振LLC+升壓PFC組合控制器,適用于液晶電視、筆記本適配器、臺式機及一體機電源。

    恩智浦TEA1716T詳細資料。

    Powerforest 力林

    PF6771

    力林科技PF6771這款PFC和雙回授LLC二合一數字控制器具備出色的性能和多項強大特性,可以滿足250W以下的兩組固定輸出的應用需求。

    在雙回授LLC架構中,一樣有上下橋的開關,但上下的開關對應的是不同的輸出,以電視系統為例,上橋對應的是系統12V/5A開關,下橋是背光130V/1A開關,相較于傳統的設計中的上下橋各占50%。PF6771透過上下橋的占空比比率變動達到兩組不同輸出瓦數的需求,可以減少多一級背光升壓的效率損失以及額外的功率組件,提升效率并節省成本。

    PF6771的PFC運行在BCM模式,且采數位化的補償設計,無需外部PFC補償網絡,并實現功率因數和諧波失真的有效補償。LLC功能采用電流模式控制,且有專利設計擁有卓越的交叉調節能力。同時,還具備專用引腳用于待機模式控制,提供了靈活性和控制選項。LLC開關做Capacitive Region Protection保護模式,避免上下橋硬開的情形,并有過電壓,過電流短路等完整的保護模式。

    PF6771芯片內部采用UTP參數設計,可以讓工程師在參數調適過程中直接線上寫入,快速得到參數調整后的驗證結果。芯片本身具備高壓啟動和X電容放電功能,確保可靠的啟動和放電操作。此外,Brown-in/out確保芯片可以正常動作,而低待機功耗則帶來了出色的節能效果。能夠符合在系統0.1W待機輸出時,待機功耗小于0.3W的要求。

    Silergy 矽力杰

    SY5055

    矽力杰SY5055是一顆高度集成的PFC和LLC二合一控制器,將PFC和LLC獨立功能的器件合二為一,減少元件數量,簡化設計。

    矽力杰SY5055采用一顆芯片完成兩顆芯片的功能,SY5055同時輸出PFC和LLC級控制信號。

    SY5055支持高壓啟動,集成谷底檢測,PFC級支持欠壓,過壓,過載保護。片內集成LLC級半橋驅動器,集成電流模式控制,具有快速的動態響應。支持X電容放電,采用緊湊的SOP16封裝,輸出支持過壓保護,欠壓保護,過載保護和過流保護。

    ST 意法半導體

    STNRG011

    意法半導體的STNRG011是一顆數字化多模式PFC+ST專利time shift控制模式的LLC控制器,內置800V高壓啟動電路,內置輸入電壓檢測和X電容放電功能,可降低待機功耗。內置的PFC控制器支持輸入電壓前饋,THD優化以及頻率限制,運行在增強型固定導通時間模式下的臨界模式。

    STNRG011內置整套的PFC保護,諧振半橋的時間方便控制,支持快速突發模式的增強型輕載突發模式,內置完整的半橋保護功能。可用于開放式電源、平板電視電源、PC電源和適配器應用。

    STNRG011采用SO20封裝,引腳采用區塊化設計,將高壓和驅動引腳與采樣引腳分開,便于電路優化設計。內置8位數字內核控制,內置數字算法和硬件模擬電路,實現高性能和高可靠的電源設計。芯片內置ROM存儲器用于存儲算法,參數可在生產階段存儲在器件存儲器中,實現靈活的功能配置。并支持UART引腳通信,實現監控功能,連接外部存儲器或從外部存儲器更新內部存儲信息。

    意法STNRG011應用電路圖,單顆芯片實現了完整的PFC+LLC控制。芯片由數字內核控制,多項關鍵參數均支持編程配置,內置完善全面的保護功能,并支持由芯片內置存儲器配置保護功能。數字內核的加入,大大降低了電源的開發調試難度。

    TI 德州儀器

    UCC29950

    德州儀器UCC29950是一款PFC和LLC組合控制器,提供了帶有CCM升壓功率因數校正(PFC)級和LLC變換器級的交流至直流變換器的全面控制功能。該控制器經過優化,以確保易用性。專有的CCM PFC算法使系統能夠實現高效率、更小的變換器尺寸以及高功率因數。集成的LLC控制器實現了高效的直流至直流轉換階段,利用軟開關以降低電磁干擾噪聲。在組合控制器中集成PFC控制和LLC控制,使得控制算法能夠充分利用兩個階段的信息。

    UCC29950包括一個啟動控制電路,采用內部器件電源管理的耗盡模式MOSFET,從而最小化外部組件要求,并有助于降低系統實施成本。為了進一步降低待機功耗,集成了一個X-Cap放電電路。UCC29950實現了一套完整的系統保護功能,包括交流電線掉電、PFC總線欠壓、PFC和LLC過流以及熱關斷等。

    充電頭網總結

    PFC和LLC二合一數字控制器的開發代表了電力電子技術的一項重大進步。不僅減少了電路的復雜性,還提高了系統的效率和性能。這種控制器的應用范圍廣泛,涵蓋了各種電源應用,從電子設備到工業領域,為實現更高效、更可靠的電力轉換提供了可行的解決方案。

    隨著大功率PD快充的廣泛應用,市場將繼續發展和演變。同時,各大廠商也將不斷尋求創新和競爭優勢,以滿足不斷增長的用戶需求,并在這個快速變化的市場中爭取更大的市場份額。這將為消費者帶來更多選擇和更高效的解決方案。讓我們敬請期待!

    USB-IF協會在2021年5月份發布了USB PD3.1快充標準,在功率方面,USB PD3.1快充最高支持240W充電,并新增了28V、36V、48V五組固定電壓,這也進一步拓展了快充技術的應用范圍。不久之后蘋果便推出了首款支持140W輸出功率的USB PD3.1快充充電器,緊接著,閃極、雅晶源、新斯寶、瑞嘉達等幾家第三方快充電源品牌相繼入局,加速大功率快充技術的普及。

    大功率充電器中,為了寬電壓輸入,都會采用較大容量的初級濾波電容,但使用大容量的濾波電容有兩個非常明顯的痛點。第一是為了照顧低壓輸入而采用較大的電容容量,會占據充電器中相當大的一部分體積,體積增大,使得充電器不便攜帶。第二是大容量的電容,在交流電通過整流橋為電容充電時,呈現容性負載,產生很大的沖擊電流,對電網造成污染和干擾。

    所以出于體積和干擾的考量,必須減小充電器中初級濾波電解電容的容量。好在我們可以通過升壓電路提高電容上的電壓,來減小電容的容量。也就是使用升壓式PFC電路,將整流后的電壓升壓到380V左右,來給開關電源初級供電。升壓到380V為開關電源供電,不僅起到了減小冗余初級濾波電解電容的容量,還避免了大容量電解電容充電時對電網造成的干擾。

    2024(春季)亞洲充電展,3月20-22日將在深圳舉辦,屆時將有多家快充芯片企業參展,并發布多款新品和參考設計。

    什么是PFC芯片?

    PFC芯片,全稱為功率因數校正芯片,是用于電源系統中改善功率因數的一種高效電子組件。功率因數是指電源系統中有效功率與視在功率的比值,是衡量電能利用效率的重要指標。理想狀態下,這個比值應該接近1,這意味著電能的利用效率較高,能量損耗較小。

    在電子設備和電源系統中,由于存在電感、電容等非純阻性負載,會導致電流和電壓波形之間的相位差,進而導致功率因數下降。低功率因數會增加傳輸線路的能量損失,降低電能傳輸效率,并可能對電網造成不良影響。而PFC芯片就是被設計用來校正這種相位差異,提高功率因數,從而提升整個系統的能源效率。

    PFC芯片通常應用于電源適配器、電源供應器和大型電子設備中。它們通過調節輸入電流的波形,使之與輸入電壓波形盡可能同相,從而實現功率因數的優化。這種技術不僅有助于降低能耗,還能減少電磁干擾,提高電源穩定性和設備壽命。

    PFC芯片盤點

    充電頭網精心統計了參與2024(春季)亞洲充電展的眾多快充芯片企業所推出的多款PFC芯片。并將這些信息匯總整理形成了下表,詳細展示了各家企業的主打產品及其相關封裝特點。

    BPS晶豐明源

    上海晶豐明源半導體股份有限公司成立于 2008 年,是首家科創板上市的電源管理類芯片設計公司(股票代碼:688368)。總部位于上海,在杭州、成都、南京和深圳設有研發中心,在蘇州、廈門、中山、青島等地設有銷售和技術支持中心。

    晶豐明源是 LED 照明驅動 IC 細分市場龍頭,市場占有率全球領先。近年來公司積極拓展業務,全面布局中高端芯片市場。

    晶豐明源堅持“創芯助力制造,用心成就伙伴”的使命,為行業發展而拼搏,為國家強盛而立志,在晶豐明源領先領域推動行業進步,在中國落后的關鍵領域,迎難而上,努力追趕,鑄就時代芯夢想!

    晶豐明源專注于電源類模擬半導體芯片的設計和研發,在 LED 照明、充電器適配器、電機、家電等領域持續開發產品,幫助客戶提升競爭力。

    快充芯片產品作為晶豐明源后續重點之一,將投入豪華陣容快速趕超,為客戶提供全套的解決方案,不斷為業界帶來具有技術亮點,高可靠性,高性價比的快充產品。

    晶豐明源BP2628

    晶豐BP2628支持臨界連續模式或斷續模式,可實現二極管零電流關斷,有助于提高轉換效率,并降低電磁干擾。該芯片支持最高540KHz開關頻率,可搭配氮化鎵開關管和碳化硅二極管,通過高頻率減小電感體積,實現高頻率小體積的升壓PFC電路。

    晶豐明源BP2628在重載時于臨界連續模式運行,可降低開關管的導通損耗,提高轉換效率;輕載時進入斷續模式,降低開關損耗,保持輸出電壓穩定的同時保證良好的PF值和輸入電流諧波。

    晶豐明源BP2628內置完善的保護功能,包括逐周期過流保護,輸出過壓保護,芯片供電欠壓保護,反饋引腳短路保護,芯片內部過熱保護等保護功能,確保系統可靠運行。同時還可利用反饋腳短路保護功能進行PFC級的開關控制,降低系統的待機功耗。

    展會預告

    上海晶豐明源半導體股份有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于B區C77、C78、C79、C80,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    Power Integrations

    Power Integrations, Inc.是一家專注于高壓電源管理及控制領域的高性能電子元器件及電源方案的供應商,總部位于美國硅谷。PI所推出的集成電路和二極管為包括移動設備、家電、智能電表、LED燈以及工業應用的眾多電子產品設計出小巧緊湊的高能效AC-DC電源。Power Integrations的SCALE門極驅動器可提高大功率應用的效率、可靠性和成本效益,其應用領域包括工業電機、太陽能和風能系統、電動汽車和高壓直流輸電等。自1998年問世以來,Power Integrations的EcoSmart節能技術已節省了數十億美元的能耗,避免了數以百萬噸的碳排放。由于Power Integrations的產品對環境保護的作用,Power Integrations的股票已被歸入到由Cleantech Group LLC及Clean Edge贊助的環保技術股票指數下。

    PI PFS7628C

    PI PFS7628C是一款集成600V開關管的PFC芯片,集成600V MOSFET和二極管,可在寬負載情況下提供高功率因數和高效率,內置完善的保護功能。可提供穩定,高效的功率因數補償,輸出功率為110W。

    PI PFS7628C詳細規格資料。

    展會預告

    Power Integrations 參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于C區C26、C27、C28、C29,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    Kiwi Instruments必易微

    深圳市必易微電子股份有限公司(股票代碼:688045)是一家高性能模擬及數模混合集成電路供應商,主營產品包括 AC-DC、DC-DC、驅動 IC、線性穩壓、電池管理、充電管理、放大器、數模轉換器、傳感器等,為消費電子、工業控制、網絡通訊、數據中心、汽車電子等領域客戶提供一站式芯片解決方案和系統集成。

    必易微尊重人才、重用人才,不忘科技改善生活的初衷,以客戶為中心,堅持“獨特創新、易于使用”的公司理念,創新芯領域,引領芯發展,力爭成為全球卓越的芯片設計企業。

    必易微KP2822

    KP2822 適用于中大功率的 PFC 應用場合,有利于高功率密度,扁平化的設計。芯片在任何工況都可實現兩路 180° 錯相運行,將交錯并聯的結構優勢發揮得淋漓盡致。芯片集成諸多優良性能,如輸入電壓前饋補償,精準的谷底導通,動態性能優化,輕載降頻,打嗝模式,優化 CRM/DCM 控制算法,完備的保護功能等,幫助客戶輕松地設計出高性能,高可靠性的開關電源產品。

    同時芯片提供靈活的配置功能,如最大導通時間,輸出過壓點,輸入欠壓點,降頻工作點,最高工作頻率等,可滿足各類應用場合的不同規格指標要求。客戶可直接使用 KP2822 替換友商同類產品 XX1631,而只需修改一顆電阻即可。

    KP2822詳細資料。

    必易微KP2806

    KP2806 是一款高性能、準諧振式 (QR) 升壓型 (Boost) 恒壓功率因數校正 (PFC) 控制器,可自適應地工作在臨界導通模式 (CRM) 和斷續導通模式 (DCM)。

    KP2806芯片采用 SOT23-6 封裝,通過多功能管腳復用,真正做到了小而精的特點,占用更小的 PCB 空間,方便客戶實現更小的體積和更低的設計成本。

    必易微KP2806詳細資料。

    必易微KP2801A

    KP2801A 是一款高性能、準諧振式 (QR) 升壓型 (Boost) 恒壓功率因數校正 (PFC) 控制器。芯片可 自適應地工作在臨界導通模式 (CRM) 和斷續導通模 式 (DCM)。滿載時芯片工作在 CRM;負載降低時芯 片工作在 DCM,工作頻率降低以提高系統效率。 芯片通過優化 CRM/DCM 控制算法和輸入線電壓前 饋補償,能輕松實現高功率因數 (PF) 和低輸入諧波 (THD) 的性能,即使芯片工作在 DCM。

    KP2801A 內置高壓啟動和供電電路,無須外部供電 即可實現快速啟動和供電功能。此外,無需輔助繞 組的消磁檢測技術簡化了系統設計同時降低了生產 成本。

    KP2801A 集成有完備的保護功能,包括:VDD 欠 壓保護功能 (UVLO)、VDD 過壓保護 (VDD OVP)、 輸入欠壓保護 (BOP)、輸出欠壓保護 (UVP)、輸出 過壓保護 (OVP)、逐周期電流限制 (OCP)、異常過 流保護 (AOCP)、過熱保護 (OTP) 以及管腳開短路 保護。

    展會預告

    深圳市必易微電子股份有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于B區B07、B08,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    MAXIC美芯晟

    美芯晟科技(北京)股份有限公司(簡稱:美芯晟,股票代碼:688458),是一家專注于高性能模擬及數模混合芯片的設計公司,形成了“電源管理+信號鏈”的雙驅動產品體系,主要包括無線充電、有線快充、LED恒流驅動、信號鏈以及汽車電子等系列產品,其應用范圍覆蓋通信終端、消費類電子、工商業照明、智能家居、汽車電子等眾多應用領域。

    公司核心研發團隊擁有深厚而先進的模擬及數模混合集成電路設計、工藝開發經驗,擁有國內外百余項高電壓、大電流、高功率模擬電源管理和數字電路設計的核心自主知識產權,遍布全球的十大技術支持中心可提供快速有效的技術服務,同時也已通過國內外一線品牌客戶的品質和生產管理審核。

    公司先后獲得工信部集成電路設計企業資質、工信部重點小巨人、北京市專精特新小巨人等稱號,同時擁有北京市企業技術中心、北京市科學技術獎、北京市高精尖工業設計中心、美國RED HERRING亞洲百強企業等多項榮譽獎項,得到業界的廣泛認可。

    未來,美芯晟將秉持“主動、雄心、卓越、創新、競爭力的”的經營理念,不斷努力,為員工創造機會,為客戶創造利益,為股東創造財富,為社會創造價值,最終成為行業領先、受人尊敬的模擬及數模混合芯片及相關解決方案的核心供應商。

    美芯晟MT9570

    美芯晟基于在電源模擬芯片行業的多年耕耘,推出增強版PFC控制器MT9570,該芯片特點是優化的總諧波失真(THD)性能,從而輕松實現PF>0.99,THD<5%@滿載/AC230V,滿足IEC61000-3-2標準,同時系統方案支持調光應用,50%負載THD<6%,10%負載THD<20%。

    美芯晟MT9570是一款高功率因數,低THD,非隔離,升壓型恒壓驅動芯片,其VCC電壓范圍極寬,使其能適應各種不同的電源環境,無論是在工業生產還是日常生活中,都能輕松應對。MT9570內置THD補償功能,輕載時具有優異的PF和THD;同時采用增強型EA,負載突變對輸出電壓影響小,具有優異的動態性能,能在驅動其他設備時提供高效且無噪聲的電力,而且在開機啟動或負載切換時也能保持穩定的性能。

    MT9570集成EN待機功能實現超低待機功耗,實現靜態電流13uA,采用增強型EA,在啟動和動態負載期間還具備更小的過沖/下沖,集成誤差放大器易于環路設計,為廣大客戶工程師朋友提供性能可靠的PFC電源國產替代解決方案,可廣泛應用于USB-PD充電器、AC-DC適配器、LED驅動器、工業電源、電動工具等領域。

    展會預告

    美芯晟科技(北京)股份有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于C區C30、C31,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    Chipown芯朋微

    芯朋微電子(Chipown)是一家專注于功率半導體研發的高科技企業,公司成立于2005年,總部位于江蘇無錫,并在蘇州、上海、深圳、中山、珠海、廈門、青島設有研發中心和客戶支持機構。主要產品線包括模擬/數字架構的AC-DC、DC-DC、Driver IC及Power Discretes等,廣泛應用于家電、充電&適配器、智能電網、通信、服務器、光儲充、工業電機、工控設備、汽車等領域。目前,公司為眾多行業的TOP企業提供從高壓電源芯片到低壓電源芯片、從模擬電源芯片到數字電源芯片、從功率控制芯片到功率分立器件的“PowerSemi Total Solution”,年出貨超十億顆芯片,建立了被數千家客戶信賴的品牌優勢。公司是上交所科創板的第一家高壓電源芯片設計企業,股票簡稱:芯朋微,股票代碼:688508。

    芯朋微PN8280

    PN8280是一款功率因素校正(PFC)控制器,可與LLC通訊實現啟動時序和系統的保護。內部集成了軟啟動和軟停止功能,具有精確的反饋電壓調整,待機功耗非常低,并且具備快速鎖定重啟機制。為了提高整個系統的效率,PN8280在低負載情況下能夠進入間歇工作模式。

    PN8280還可以與flyback或LLC控制芯片一起設計,以實現高效可靠的電源。其適用于各種領域,包括臺式機、一體機電源、LCD電視電源、筆記本適配器等。適用的功率范圍為90W至500W,采用SOP8封裝。

    芯朋微PN6811

    PN6811是一款高集成度的圖騰柱無橋功率因數校正數模混合控制芯片,采用恒定導通時間控制實現高功率因素,系統工作于CRM/DCM狀態,外圍精簡,省略整流橋以提升效率降低發熱,非常適合高效率和高功率密度需求的應用。

    PN6811內置環路控制,內部集成完善的保護功能,包括內/外部過溫保護,交流欠壓保護,VCC欠壓保護,輸出過壓保護,交流跳變保護,逐周期過流保護以及端子開短路等保護。

    展會預告

    無錫芯朋微電子股份有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于A區A15,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    RENESAS瑞薩

    深圳市宇昊電子科技有限公司成立于 2003 年,是專業的電子元器件代理商和方案提供商。總部設在深圳,在上海、廈門、寧波、中山設有辦事處。我司主要代理美國 Dialog 電源芯片、美芯晟電源芯片、紫光、智融、矽力杰、納微氮化鎵功率器件及 ARK MOS 管。作為一家專業的芯片、MOS 代理商,我們專注于 LED 照明、PD 快充電源、無線充電、儲能電源以及消費電子市場,為客戶提供高性價比的解決方案。

    我司擁有經驗豐富、業務精通、操作能力強的銷售團隊和技術團隊(FAE 技術支持工程師十余名),堅持“客戶第一”的宗旨,向客戶提供最滿意的服務,基于所代理的產品,針對不同的客戶和市場,公司推出多種應用方案,提供相關應用技術支持,用快捷高效的技術支持和靈活的商務服務,加快客戶的產品化進程,縮短產品研發周期,為客戶創造價值。公司自成立以來,經過全體員工的不懈努力,現已與國內外多家知名企業建立了長期友好的業務合作關系,企業發展前景、發展狀況良好。

    客戶資源:宇昊公司采用先進的 CRM 管理系統對業務團隊和客戶進行嚴格的管理。現有下單的客戶 300 家左右。

    LED 照明領域:主要客戶有 GE、OSRAM、TCP、FAIT、廈門立達信、廈門通士達、龍勝達、浙江陽光、上海亞明、國星光電、洲明科技、佛山照明、兆馳等。

    PD 快充電源市場:主要客戶有航嘉、康舒、奧海、比亞迪、辰陽、臺和、賽爾康、中山寶利金等。

    無線充市場:主要客戶有倍思、澤寶、傲基、貝爾金、華為、欣旺達、拓邦等。

    瑞薩 R2A20133DSP

    R2A20133D 控制升壓變換器以提供主動功率因素校正。R2A20133D 采用關鍵導通模式進行功率因素校正,并通過零電流開關實現高效率和低開關噪聲。

    R2A20133D由于使用地線電流檢測零電流,因此無需 ZCD 輔助繞組。此外,R2A20133D 還內置了反饋環路開路檢測、兩種過壓保護模式以及過流保護功能,可構建一個高可靠性的電源系統,且所需外部部件較少。

    展會預告

    深圳市宇昊電子科技有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于B區B66,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    Leadtrend通嘉

    通嘉科技經營團隊擁有電源管理領域豐富的學經歷。專注在ACDC一/二次側產品開發,兼具混模(Mixed-mode)及整合型(Comb-type) 設計技術能力,為ACDC中大功率最佳完整解決方案的電源管理 IC設計公司。

    通嘉致力于『綠色電源,珍愛地球』的愿景并以提供ACDC中大功率最佳完整解決方案為使命,秉持『創新,服務,質量,共享』之經營理念,以創新技術提供高性能及高質量的產品和貼近客戶做好服務,冀以成為世界級電源管理IC主要供貨商。

    通嘉LD7593AB

    LD7597是一款采用電流模式的PFC控制器芯片,可在臨界導通(CRM)或間斷導通(DCM)模式下運行。它內置了用于改善各種工作模式的THDi的電路。該控制器以DCM操作為基礎,采用頻率限制方法來提高在輕負載條件下的效率。

    LD7597還集成了多種保護功能,包括過壓保護(OVP)、斷電/上電保護、飽和保護、欠電壓保護(UVP)、過溫保護(OTP)、接地斷路保護以及過電流保護(OCP),并且具備高/低線路補償功能,可以有效保護系統,防止因偶發故障而造成損害。

    通嘉LD7593DA

    通嘉LD7593DA是一款工作在轉換模式的電壓模式 PFC 控制器,具有多種集成保護功能,例如 OVP、OCP 和內部 OTP。

    通嘉LD7593DA采用SOP-8封裝,具有用于功率因數校正的轉換模式。通過零電流開關實現高效率和低開關噪聲。感應交流輸入電壓以補償高和低交流輸入電壓之間的 OCP和PF值。

    通嘉LD7593AX/BX

    LD7593AX/BX是一系列采用電壓模式的PFC控制器,運行在過渡模式下,并集成了多種保護功能,包括過壓保護和過電流保護,可大大減少了周邊元件數量,封裝為SOT-26,非常適用于低成本應用。

    LD7593AX/BX采用過渡模式進行功率因數校正,通過零電流開關實現高效性能并降低開關噪聲。精心設計的CS引腳集成了電感電流限制、零電流檢測(ZCD)以及第二級過壓保護(2nd OVP)功能。特別設計的ZCD檢測方法消除了對ZCD輔助繞組的需求。

    展會預告

    通嘉科技(深圳)有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于B區B71,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    Hynetek慧能泰

    深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司,主要面向智能快充和數字能源領域,提供高性能數模混合芯片產品。公司總部設立在深圳前海,同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發中心。慧能泰的核心研發團隊來自國內外頂尖半導體公司,擁有強大的研發創新能力。公司現已獲多項授權專利,擁有獨立自主知識產權,并于2020年被評為“高新技術企業”。

    智能快充

    目前,慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態鏈的整體產品布局,開發并量產了多款產品:供電端的多系列PD Source協議芯片,受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器(CC Logic),線纜端的USB eMarker(電子標簽芯片)。成立以來,慧能泰連續推出多款業界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量2億顆,標桿性客戶有聯想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。

    數字能源

    面向ICT(通信服務器)、數據中心、光伏逆變器、儲能等工業應用,慧能泰半導體持續深耕工業級數字電源控制和管理芯片的研發,開發的產品包括數字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊。

    慧能泰半導體肩負著“芯智慧 芯能源,共建綠色未來”的使命,立志成為業界領先的智慧能源控制技術供應商。

    慧能泰HP1010

    為了實現圖騰柱無橋 PFC 的高效要求并克服它帶來的各種挑戰,慧能泰推出了業界首款圖騰柱無橋 PFC 專用數字控制器 HP1010,其數字架構基于高速數字狀態機架構,并集成了高性能模擬前端以及高速比較器,確保了圖騰柱無橋 PFC 的高性能實時控制。HP1010 提供的逐周期限流保護 (CBC) 可有效避免因電源電壓異常波動過程中引起的過電流問題,浪涌電壓保護功能可以使在浪涌過電壓尤其是正半周反向雷擊、負半周正向雷擊時快速關斷慢速同步整流管,有效增強圖騰柱無橋 PFC 的穩定性和可靠性。此外,HP1010 還集成了豐富的可編程保護功能,包括:輸入電壓過壓/欠壓保護、輸出電壓過壓/欠壓保護、輸出反饋電壓開路保護等,保護功能參數與使能均可獨立配置。

    HP1010 具備智能切換模式(CCM、DCM和Burst Mode),以適應不同負載條件下的需求,并實現良好的輕載效率。HP1010 支持開關頻率延展功能,可以有效提升圖騰柱無橋 PFC 電源系統的電磁干擾(EMI)性能。僅需通過圖形用戶界面(GUI)軟件即可對芯片功能進行設定以滿足新方案的需求,加速產品設計和上市時間。

    作為業界首顆圖騰柱無橋 PFC 數模混合專用控制器,靈活的設計特點,使其可廣泛應用云計算/服務器電源、高性能計算機、5G/電信電源、工業電源、超高密度 (UHD) 電源等電源系統。

    展會預告

    深圳慧能泰半導體科技有限公司參加充電頭網主辦的2024(春季)亞洲充電展,展位號位于C區C44,3月20-22日歡迎蒞臨展會現場交流、洽談。

    充電頭網總結

    USB PD3.1的推出,提升了充電器的輸出功率,拓展了使用場合。功率的提升也對充電器帶來了更多的要求,其中PFC就是強制要求的一環。

    PFC的加入可以減小初級電容充電對電網的影響,同時升壓輸出還可以減小初級電容的容量,從而來減小大功率充電器中電容所占的體積。并且得益于第三代半導體材料的普及,PFC電路可以使用氮化鎵開關管配合碳化硅二極管,以提升工作頻率,從而減小PFC升壓電感體積,提高功率密度。

    目前百瓦級別的充電器幾乎已標配PFC電路,充電頭網通過實際拆解發現,采用第三代半導體,以高頻運行的PFC電感明顯小于傳統硅器件方案。第三代半導體的高效率優勢,還降低了充電器的散熱需求,減小充電器體積。

    大會預告

    2024(春季)亞洲充電展期間,3月20日(周三)將會舉辦2024亞洲快充大會,目前已經有多家知名企業確認出席并發表演講。

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