关于实现转换效率高达91%的60W USB PD 电源方案的分析

关于最新USB PD 3.0

2017年春节期间，USB-IF组织发布了USB PD 3.0的重要更新，正式推出旨在一统快速充电技术规范的PPS(Programmable Power Supply)，成功收编了高通的QC4.0，并与我中国工信部的泰尔实验室达成了共识，预计未来将作为手机充电的国标，实现统一。

了解已通过USB PD协议的产品，不妨来看看小编精选的关于深圳市乐得瑞科技有限公司如何展现英飞凌器件实现60W USB PD 电源的方案。

60W USB PD 电源实现方案

项目介绍 :

本方案使用了英飞凌5V~20V宽输出电压范围AC-DC Controller ICE2QS03G作为功率转换控制芯片，CoolMOS IPL65R190E6作为反激开关管，IR1161LTRPBF作为次级同步整流控制芯片，BSC035N10NS5作为次级同步整流MOSFET。

支持恒压，恒流，恒功率三种输出模式，最大输出功率为60W，最高转换效率可为91%以上，通过USB PD协议，实现智能供电。

方案特点 :

采用了英飞凌的宽电压范围调制技术以及CoolMOS技术，具有宽输出，高效率的特性。

可实现5V~20V以内任意电压的恒压输出，100mA~5A以内的任意电流恒流输出以及300mW~60W恒功率输出。

让负载通过USB PD协议对适配器进行编程，按照最佳供电效率的方式，给负载供电。

性能指标:

那么，问题来了：从器件级考虑，如何实现转换效率高达91%的60W USB PD 电源方案？众所周知，方案与器件的关系等同于高楼与地基，优秀方案的呈现，从来无法与高性能器件割裂开来，小编来揭秘，说的就是它

IPL65R190E6

IPL65R190E6 是英飞凌650V CoolMOS E6家族的一员，其高性能与CoolMOS E6实为一脉相承。

CoolMOS E6——作为英飞凌推出的第六代市场领先的高压超级结功率MOSFET，可以视作英飞凌不断创新的工匠精神和数年沉淀的行业经验的集大成之作。作为业内领先的超结（Superjunction，SJ）MOSFET供应商，英飞凌的CoolMOS E6在不牺牲易用性的前提下，兼具快速开关超结MOSFET的所有优势，极低的开关和导通损耗使得开关应用更加高效、紧凑。

IPL65R190E6 ——作为650V CoolMOS E6器件的代表，具备快速、可控的开关性能，适用于效率和功率密度是关键要求的应用。650V CoolMOS E6器件易于应用，是各种高能效开关产品的理想之选，例如笔记本电脑适配器、太阳能逆变器和其他需要额外击穿电压裕量的开关电源（SMPS）产品。

特征总结：

更易开关控制；

极高的换向耐用性；

极低的品质因数FOM(RDS(on)*Qg)；

更高的轻负载效率；

卓越的可靠性，经过验证的CoolMOS质量与极高的体二极管耐用性相结合；

与前代的CoolMOS产品相比，性价比更高；

更高效，更紧凑，更轻；

性能优势：

更高的功率密度；

可靠性的提升；

通用部件可用于软开关和硬开关拓扑；

提高硬切换应用的效率；

更简单易用；

减少由于PCB布局和封装寄生效应引起的振荡。

此外，相比前代产品，全新650V CoolMOS E6 器件输出电容（Eoss）的储电量降幅高达20%，而E6 器件经过改进的体二极管具备更高的硬换相耐受性，并可使反向恢复电荷降低约25%。得益于调谐栅极电阻的平衡设计，E6 器件的开关行为能够避免过高的电压和电流变化率。

目标应用领域：

消费类；

适配器；

电动车；

服务器及电信应用中的PFC级；

开关电源；

PC功率；

太阳能；

照明。

ThinPAK 8x8引脚封装

同时，IPL65R190E6采用ThinPAK形式封装，ThinPAK封装是用于HV MOSFET的新型无铅SMD封装。尺寸仅为64mm²（对标150mm²的D²PAK封装），并且具有仅1mm高度的非常低的尺寸（对于D²PAK为4.4mm）。封装尺寸明显更小，结合基准的低寄生电感，为设计人员提供了一种新的有效途径以降低功率密度驱动设计中的系统解决方案尺寸。