引領(lǐng)充電新風(fēng)尚：瑞薩以低成本實(shí)現100W/140W電源適配器方案

如今，移動(dòng)設備已經(jīng)成為人們日常生活和工作中不可或缺的存在。然而，隨著(zhù)設備種類(lèi)和功能不斷擴展，其充電需求也變得日益復雜化和多樣化。在這種背景下，為突破傳統充電器在功率輸出、兼容性和便攜性等方面的挑戰，USB-C和USB PD技術(shù)應運而生，它憑借出色的充電效率與小巧輕薄的外形，革新了電子設備的充電體驗。

基于USB-C接口和USB PD技術(shù)，瑞薩推出100W/140W電源適配器方案。該方案實(shí)現了低成本的單端口和雙端口USB-C和USB PD 3.1電源適配器設計，具有5-20V/5A 100W雙輸出或5-28V/5A 140W單輸出，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)中大部分移動(dòng)設備的快充需求。

100W電源適配器方案

在100W的電源適配器方案中，采用了TP65H150G4LSG功率器件、數字離線(xiàn)PWM控制器iW3627、光耦合隔離器PS2381-1、數字同步整流控制器iW610、同步降壓PWM控制器ISL8117以及協(xié)議IC iW780。

系統框圖

TP65H150G4LSG是一款采用DFN8*8封裝的氮化鎵FET，耐壓為650V，瞬態(tài)耐壓為800V，導阻為150mΩ，柵極支持18V耐壓，具備極低的反向恢復電荷，并能減小開(kāi)關(guān)損耗。iW3627內部采用先進(jìn)的數字控制技術(shù)，支持常見(jiàn)的單級隔離和非隔離拓撲結構（降壓、降壓-升壓或反激式），可用作固態(tài)照明（SSL）應用的前端或獨立電源。

PS2381-1是一款光耦合隔離器，其將砷化鎵發(fā)光二極管和NPN硅光電晶體管集成在塑料4-LSOP長(cháng)扁平封裝中，該封裝具有屏蔽效果，可隔絕環(huán)境光，非常適用于高密度應用。

在同步整流控制器的選擇上，本方案選用的iW610適用于所有瑞薩AC/DC轉換器和任何反激式轉換器拓撲，包括在DCM和CCM模式下運行的準諧振（QR）、零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）和有源鉗位反激式（ACF）拓撲結構。iW610可與諧振LLC轉換器配合使用，該裝置可在低側或高側配置下運行，無(wú)需外部輔助繞組。同時(shí)，可靈活配置整流器和磁性元件，用于反激式設計，并且不會(huì )在高側配置中使用時(shí)增加成本。

本方案具有兩個(gè)輸出端，分別由兩個(gè)同步降壓PWM控制器ISL8117以及一個(gè)協(xié)議IC iW780組成。其中，ISL8117采用谷值電流調制技術(shù)，以最少的組件數量實(shí)現輕松的電源設計，并提供全面保護，防止意外事件發(fā)生。ISL8117具有可編程軟啟動(dòng)和使能功能，且配備電源良好指示器，便于實(shí)現電源軌排序和其他內部管理要求。

iW780是一款AC/DC二次側控制器產(chǎn)品，支持業(yè)內多種D+/D-快充協(xié)議，其將二次側環(huán)路調節控制器、接口協(xié)議控制器、USB VBUS驅動(dòng)器集成到單個(gè)IC中。并且此IC具有用于多種協(xié)議的內部MCU和硬件接口，允許對支持快充或D+/D-協(xié)議的移動(dòng)設備（MD）進(jìn)行快速充電，并自動(dòng)區分不同的協(xié)議。iW780位于交流/直流電源的次級側，允許為多級輸出電壓和電流配置適配器。

140W電源適配器方案

在140W的電源適配器方案中，則采用TP65H150G4LSG功率器件、PFC控制器R2A20133DSP、數字AC/DC控制器iW9801、光耦合隔離器PS2381-1、數字同步整流控制器iW610以及協(xié)議IC iW780。

系統框圖

R2A20133DSP采用臨界傳導模式進(jìn)行功率因數校正，通過(guò)零電流開(kāi)關(guān)實(shí)現高效率和低開(kāi)關(guān)噪聲。由于零電流通過(guò)GND電流檢測，因此無(wú)需ZCD輔助繞組。并且R2A20133D內置反饋回路開(kāi)路檢測、雙模過(guò)壓保護和過(guò)流保護功能，只需很少的外部元件即可構成高可靠性的電源系統。

iW9801集成瑞薩電子的專(zhuān)利自適應零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）技術(shù)，可為智能手機、平板電腦、筆記本電腦、電動(dòng)工具和其他便攜式產(chǎn)品提供超小型、輕便、低成本且易于攜帶的電源。該設備工作在高開(kāi)關(guān)頻率下，因此變壓器和無(wú)源器件的體積更小，并支持帶可編程電源的USB Power Delivery 3.0及其他RapidCharge協(xié)議，輸出功率高達100W。

在這個(gè)快節奏的時(shí)代，移動(dòng)設備的充電需求正以前所未有的速度增長(cháng)。瑞薩電子敏銳地捕捉到了這一市場(chǎng)趨勢，推出了基于USB-C接口和USB PD技術(shù)的100W/140W電源適配器方案。這不僅是對傳統充電器的有力革新，更是對未來(lái)充電體驗的一次深刻預見(jiàn)。通過(guò)這些低成本、高效率的解決方案，瑞薩電子將推動(dòng)充電技術(shù)邁向更加便捷、高效的未來(lái)。