2022年3月22日,業內知名電源芯片品牌Power Integrations召開線上媒體見面會,正式發布了高效準諧振PFC控制器HiperPFS-5以及LLC芯片組合HiperLCS-2,以滿足市場不斷增長的大功率快充電源應用需求。
基于PI全新的PFC+LLC架構,電源產品可實現高達270W的輸出功率。這足以應對當下USB PD3.1快充標準中最高240W的輸出應用,并且該套方案在保證高效率的同時,還能實現精簡的外圍電路設計,為大功率USB PD快充充電器以及其他大功率電源產品應用提供了高性能解決方案。 充電頭網了解到,PI針對大功率電源應用推出這套PFC+LLC電源方案總共由三顆芯片組成,其中PFC控制器HiperPFS-5,采用內置PowiGaN氮化鎵功率器件設計;HiperLCS-2芯片組則包含了一顆隔離控制芯片和一顆獨立半橋功率芯片。 值得一提的是,該方案的PFC功率因數校正電路和LLC電路的效率均可達到98%以上,組合設計成大功率電源,不僅芯片外圍器件大幅減少,而且據PI官方測試數據顯示,225W的電源滿載輸出時,整機效率可達到95%以上,并擁有極低的空載功耗。 根據PI高級培訓經理Jason Yan介紹,PI這款全新的PFC控制器HiperPFS-5與市面上常見的PFC控制器有別,其內置了750V PowiGaN功率開關,在90-308Vac輸入時均有優異的PFC性能,230Vac滿載時擁有98.3%的效率。 HiperPFS-5采用準諧振(QR)非連續導通模式(DCM)控制技術,在不同輸出負載、輸入電壓和工頻周期內對開關頻率進行調整。QR模式的DCM控制可減低開關損耗并可使用低成本的升壓二極管;并且DCM模式相較于傳統的臨界導通模式(CRM)升壓PFC電路,升壓電感尺寸減小一半。 芯片控制引擎還具有功率因數增強功能(PFE),即在高壓輸入輕載情況下,控制引擎會對輸入電流的波形進行微調,以補償輸入端EMI濾波電容及電路母線兩端的去耦電容對功率因數及諧波電流造成的影響。這樣可以保證即使在輕載情況下,功率因數也會高于0.96。 此外,該芯片還集成了X電容放電功能、自供電、無損電流檢測等功能,外圍電路精簡,僅需25顆器件即可完成PFC電路設計。 PI高級產品營銷經理Edward Ong表示:“在OEM原廠和非原廠供應商競相為移動設備推出最快、最小、最通用的USB PD充電器的背景之下,HiperPFS-5 IC可以為工程師提供關鍵優勢。我們做到了將PI特有的PowiGaN開關與準諧振、變頻非連續導通模式升壓PFC拓撲結構相結合。而如果將HiperPFS-5 IC與我們新推出的HiperLCS2芯片組或InnoSwitch4-CZ有源鉗位反激IC搭配使用,設計工程師可以輕松超越最嚴格的效率標準,同時將物料清單縮減一半,設計出精致小巧的超快速充電器。” HiperLCS-2芯片組由一顆集成高帶寬的LLC控制器、同步整流驅動器、FluxLink隔離控制電路的芯片,和一顆集成600V FREDFET、上管和下管的驅動器、無損耗的電流檢測的獨立半橋功率芯片組成。 這兩顆芯片均采用PI經典的InSOP-24超薄封裝,相較于傳統的分立方案,HiperLCS-2芯片組簡化了LLC電路設計,外圍元件數量減少40%;同時也獲得了高達98.1%的滿載效率,并擁有小于50mW的空載功耗以及全面的保護功能。 得益于這種高集成、高效率架構,在設計大功率電源時可以無需使用散熱片,同時也能滿足PC電源80 PLUS鈦金標準要求。 HiperPFS-5加上HiperLCS-2芯片組的電源方案適用于電視機、帶USB PD接口的顯示器、電動車、電動工具、打印機、投影儀、電源適配器、PC主機電源、游戲機,以及240W功耗的家電應用。通過右側的220W電源PCB板圖片可見,除了PI的三顆芯片外,PCB板上的器件數量極為精簡,這降低了大功率電源設計難度,并可加速新產品的量產上市。 充電頭網總結 在快充電源領域,大功率快充已經成為了市場的未來發展趨勢,尤其是掌握著主流快充標準的USB-IF協會發布了USB PD3.1快充標準,可實現最大240W的充電功率。 為了應對大功率電源的應用需求,PI推出了這套高性能的PFC+LLC電源方案,其中PFC功率因數校正部分采用了一顆芯片HiperPFS-5,內部集成PowiGaN功率器件,相較于傳統分立器件方案集成度更高,外圍器件更少,且可讓升壓電感尺寸縮小一半以上。LLC諧振和同步整流部分采用了HiperLCS-2芯片組,將控制器集成到一顆芯片中,功率半橋集成在另外一顆芯片中,與傳統方案相比減少了40%的元件數量。 值得一提的是,HiperPFS-5和HiperLCS-2芯片組擁有極高的轉換效率,二者搭配使用,綜合滿載效率可達到95% 以上。外圍精簡和高效率都將有助于實現大功率、小尺寸電源設計,為未來大功率快充電源開發提供了全新的方案選擇。 據悉,HiperPFS-5 + HiperLCS-2芯片組將于今年第三季度全面量產,目前可以聯系PI代表處申請樣品。
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