安森美解读AC-DC技术如何满足USB-PD的发展趋势

日前，安森美宣布推出一系列针对USB-PD的AC-DC 控制器和驱动器，能显著减少高能效 AC-DC 电源的物料单(BOM)含量，尤其是在100 W 以上的负载范围。

EEWORLD采访了安森美先进方案部产品营销经理黎志远，在对话过程中，黎志远以安森美的产品为例，详细解读了AC-DC充电器的技术发展趋势与要求。以下是对话详情。

安森美先进方案部产品营销经理黎志远

1、安森美如何看待充电器的发展？这一看似不起眼的市场对全球脱碳化的意义有多大？

黎志远：随着智能手机的发展, 充电器的输出功率越来越大, 从十几年前的5 W -10 W充电器, 发展到今天的超级快充/ 快充/ USB PD 充电器输出功率到100 W以上。在中国每个人几乎都有多于一台的手机, 因此充电器的能效也对碳减排有着相当重要的影响。安森美(onsemi)的充电器方案一直致力于推动高能效小型化设计。例如: 我司的100 W充电器方案运用了新一代的6 引脚功率因数校正(PFC) 控制器- NCP1623, 具备有boost follower功能, 在115 VAC 输入电压下, 比其他传统PFC方案能效增加约2% ,大大减少充电器的功耗。

100 W充电器方案采用NCP1345和NCP1623

2、能否简要介绍下安森美在充电器市场的历史和里程碑事件。

黎志远：这几年间大功率的USB PD 旅行适配器和超级快充手机充电器发展非常迅速。由过去的18 W QC 2.0快速发展到今天65 W甚至100 W以上的USB PD Type C 和 超级快充。而安森美一直致力在高效率高功率密度的电源方案不断发展, 亦看准这市场机遇, 早在多年前已开发业界第一款开关频率能达到 300 k或以上的准谐振反激控制器NCP1340, 随后继续开发了能提升轻载能效的NCP1342, 今年年初更推出了针对USB PD 适配器设计，而简化了外围元件的新一代NCP1345, 国内外不少知名的手机厂商的65 W, 80 W 和 100 W以上的超级快充充电器, 和知名品牌的多口USB PD旅行适配器都采用了我司的NCP134x 系列。  

3、安森美的业务重心是工业和汽车，那么对于消费类电源市场而言，安森美的支持力度如何？

黎志远：在消费类电源市场， 就例如我以上提到的高能效高密度USB PD旅行适配器和超级快充手机充电器, 安森美除了不断开发针对该市场的PFC 控制器, 准谐振反激, 有源钳位反激及同步整流控制器, 还建立了一系列按照实际市场应用设计的评估板 给客户参考, 如65 W Type-C PD3.0/PPS充电器方案评估板、100 W Type-C PD3.0/PPS充电器方案评估板等。

65 W高频QR USB PD适配器和快充方案

4、和工业、汽车与云基础设施相比，充电器市场AC/DC的需求与技术发展有哪些差异化？安森美产品在充电器市场的卖点是什么？

黎志远：相比起其他应用的电源, 手机充电器和USB PD 适配器需要更小型化更便携, 一个65 W甚至100 W 以上的超级快充充电器 USB PD适配器， 最好跟从前的5 W/10 W的大小一样, 甚至更少， 所以挑战就是如何能再大大提升功率密度, MOSFET等功率器件和变压器, 电容,等器件需要体积更小, 但同时损耗和温升也下降。除此以外也要满足CoC V5 tier2 及DoE 等Energy Compliance 的空载待机功耗, 轻载能效及平均能效要求, 在充电器或USB PD 适配器应用， 不是单一输出工作点， 而是从3.3 V 到20 V 整个输出范围. 所以一个外型小小的充电器内里实在对开发人员的技术要求十分高。而安森美的AC-DC 控制器产品及方案, 正是针对高能效高功率密度的路线不断持续开发发展， 之前提及的 NCP134x 准谐振反激控制器,开关频率可达至300 khz以上, 使开关电源的变压器和电容缩小, 同时在不同PD输出都可以满足Coc V5 Tier 2和DoE的 空载待机功耗, 轻载能效及平均能效要求。安森美的LLC 控制器方案NCP1399x, 开关频率也达到300 Khz, 适用于150 W以上的高功率密度游戏笔记本和USB PD多口旅行适配器设计。而刚刚上市的图腾柱(Totem Pole) PFC 控制器NCP1680, 帮助开发人员解决在150 W以上的高密度充电器或旅行适配器上的整流桥功耗和散热问题， 大大提升AC-DC 电源的能效, 使方案更小型化。

5、安森美认为未来充电器市场发展趋势有哪些？

黎志远：随着新发布的USD PD 3.1 (EPR) , USD PD 输出可以提升到48 V/5 A, 功率到240 W. 意味着USD PD 的AC-DC 适配器的应用范围更广。不仅是手机超级快充，游戏笔记本，甚至可用于智能显示屏到电动工具等。不同类型的便携设备都有机会用USB PD 3.1 适配器。由于USB PD 3.1 的可允许功率更高，输出电压更广，功率率密度更高，设计也面临更大挑战，安森美的应用工程师团队，针对这应用，在进行相关参考设计，会于不久将来发布。