USB Type-C PD应用风口正劲 惟设计需克服2大挑战

市场电源应用需求覆盖非常广，从小电源到大电源，消费者希望能够用单一电力线来统一。如何做到快充也是目前市场需要的重点。过去看到的USB第一代、第二代、第三代或者micro USB，插头比较小，还不能正反插。也看到过快充架构，瓦数上还是有限制。

图：安森美半导体模拟方案部AC-DC电源管理高级市场推广经理蒋家亮

安森美半导体模拟方案部AC-DC电源管理高级市场推广经理蒋家亮于近期接受电子发烧友采访时告诉笔者，USB Type-C 接口以其一条电缆接口多种设备，无需为每台终端设备提供个别电缆的优势，正成为行业最新标准。搭载USB PD，藉此支持额外功率和电压选择，USB Type-C PD实现带电设备快速充电，使用极其方便。

与此同时，安森美半导体为USB Type-C PD方案提供完整的产品阵容，包括电源开关、超高速开关、稳压、保护、转接驱动器、端口控制等，外形小巧，高效散热，适用于智能手机、AC-DC墙式适配器、移动电源、USB墙壁插座、扩展口、笔记本电脑、台式电脑等各类应用。

譬如，65 W和90 W高能效、高密度有源钳位反激(ACF) USB PD适配器方案，采用有源钳位反激(ACF) 拓扑，使用核心器件ACF控制器NCP1568、高速半桥驱动器NCP51530和行业标准的超结FET，支持5 V 到 20 V的PD 3.0规格和3.6 V至12 V/3 A的高通QC 3.0 Class A规格，功率密度分别为30 W/in^3和20.8 W/in^3，峰值能效分别超过94%和92%，用于需要兼容USB PD或高通Quick Charge规格的笔记本电脑、平板电脑和其他便携式设备。

高能效和高密度成关键

“针对终端产品应用，USB Type-C PD配合新一代笔记本、手机等便携式设备，和对快充的需求，高能效、高密度很重要。”蒋家亮指出。

对于工程师来说，难点在于如何实现高功率密度和在各种负载条件下的高能效，且因为高密度，热的管理也要做得好以实现好的散热性也很重要。假如密度做得很高，每个器件，每个元件排列都要非常紧凑、紧密，很容易受到干扰，怎样做到性能好的EMI的同时，保持器件数少，也是高难度的事情。而安森美半导体的USB PD快充方案，可完美解决上述挑战。

安森美半导体的快充方案芯片可帮助工程师实现更高能效、超高密度、高性能的设计。如NCP1568有源钳位反激(ACF)控制器，突破传统反激架构，解决在越高频下损失越高的问题，做到高频、低电磁干扰(EMI)、同时保持非常好的能效。

NCP1568再配上高速半桥驱动器NCP51530去驱动，还有同步的IC确保损耗更低。NCP51530的特点是快速的动态响应，配合NCP1568使用，可实现领先的高能效、高密度、高频应用。

通过包含高压启动，可减少一个基于NCP1568的方案的外围器件，降低待机功耗。工作的高频率使无源器件尺寸得以缩减，大幅提高功率密度。它能够无缝过渡到非连续导电模式（DCM），进一步提高轻载条件下的能效，使待机功耗低于30毫瓦（mW），从而符合全球能效监管标准。自适应零电压开关(ZVS)频率调制提供可变输出电压，优化USB PD和快速充电的实施。静音跳跃功能还消除工作时的可闻噪声。

效率、兼容问题如何破？

另外，安森美半导体通过有源钳位反激(ACF)拓扑搭载自适应零电压开关(ZVS)，降低损耗， ZVS机制使IC随着输出电压和负载的变化而自动调整开关频率以达到最优化的控制，减少损耗，提升能效。它可根据负载条件在ACF和DCM模式自由切换，确保在待机、轻载、满载的各种负载条件下的高能效。

基于NCP1568的方案仅需少量外围器件，因而可做到非常高密度，且有很大弹性去做不同的频率开关，从低频到高频，所以密度也可以随着设计的目标来实现，在功率方面也有很高的灵活性，可以结合USB PD做到100 W的效果。

针对未来快充市场趋势，安森美充分利用自身在电源领域的专业知识、优势和实力，持续开发高能效、高密度的USB PD快充方案，同时积极配合笔记本电脑和手机客户在USB PD方面的发展，提供多种方案选择以满足各种不同的应用需求。