前言
在中低功率的 AC/DC 供電領域,傳統的反激變換器因其電路結構簡單、成本低廉而一直是主流選擇。然而,該拓撲依賴于 RCD 被動鉗位電路對漏感能量進行吸收并以熱量形式耗散,隨著開關頻率和功率密度的提升,鉗位電阻和二極管上的功率損耗以及因電感寄生參數引起的尖峰振鈴問題愈發突出,不僅降低了系統效率,還增加了散熱和 EMI 設計的難度。面對 USB-PD、QC 等快充標準對轉換效率與功率密度的多種要求,這些被動鉗位帶來的效率瓶頸和電壓尖峰問題愈發顯露。
作為應對方案,有源鉗位反激(ACF)技術通過將傳統鉗位二極管替換為可控鉗位開關,并配合鉗位電容回收和再利用漏感能量,實現了全負載下的零電壓開通(ZVS)或零電流關斷(ZCS),從而有效降低開關損耗與電壓/電流尖峰并提升 EMI 性能。
ACF 有源鉗位反激控制器盤點
充電頭網已對市面上多家半導體廠商推出的有源鉗位反激(ACF)控制器產品進行了系統整理與匯總,這些產品涵蓋了不同功率等級,可為工程師快速選型提供參考。
以下排名不分先后,按企業英文首字母排序。
DK東科
東科DK8607AD
DK8607AD 是一款集成了兩顆 GaN 功率器件的有源鉗位反激控制 AC-DC 功率開關芯片。DK8607AD 利用漏感能量,可以實現原邊功率管 ZVS,副邊整流管 ZCS,從而提高電源系統效率,降低功率管的應力,減小開關損耗并改善電磁干擾(EMI)。
DK8607AD支持最高1MHz開關頻率,效率高達95%,待機功耗小于50mW,具備自適應死區時間,外圍極致精簡,同時具備無鹵素特性,符合ROHs要求,并內置高壓啟動和X電容放電電路,可適應寬電壓,推薦功率為70W,可為系統提供更高的性能和可靠性。
DK8607AD 極大的簡化了反激式 AC-DC 轉換器的設計和制造,尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK8607AD 具備完善的保護功能:輸出過壓保護(OVP),VCC 過、欠壓保護,過溫保護(OTP),開環保護,輸出過流保護(OCP),輸出短路保護等。
DK8607AD采用DFN8*8的封裝形式,適用于高功率密度快速充電器、適配器、筆記本適配器、平板電腦適配器、機頂盒適配器等領域之中。
1、采用高效ACF架構,拆解mophie 67W 2C1A氮化鎵充電器
2、東科半導體推出合封氮化鎵全鏈路解決方案,覆蓋QR、ACF、AHB等多種拓撲架構
東科DK8610AD
DK8610AD 是一款專為高功率密度 AC-DC 反激轉換器設計的有源鉗位電源管理芯片,內部集成兩顆氮化鎵(GaN)功率管,并通過利用漏感能量實現原邊開關管零電壓開通(ZVS)和副邊整流管零電流開通(ZCS),有效降低開關損耗與器件應力,提升系統效率,最高峰值效率可達95%。芯片支持最高1 MHz的開關頻率,待機功耗低于50 mW,并內置自適應死區時間與抖頻電路,有效改善電磁干擾,同時通過高低壓輸入補償保證在不同市電條件下均能輸出穩定功率,推薦輸出功率可達100W,極大簡化外圍電路設計與制造難度。
在保護功能方面,DK8610AD 提供了全面的硬件級安全機制,包括輸入過壓、欠壓檢測,VCC 過壓保護、過溫保護(OTP)、開環與初級過流保護(OCP)、輸出短路(OSP)與過壓保護(OVP)等多種防護模式,所有異常觸發后均可自動重啟或進入打嗝保護狀態以確保系統可靠性;此外,芯片還集成了 X 電容有源放電功能,實現交流斷電后 X 電容迅速泄放,無耗損待機時無額外電流消耗。其典型應用覆蓋快充適配器、筆記本與平板電腦電源、機頂盒電源等需高效率、高可靠性的消費與通信電子設備。
東科DK8612AD
DK8612AD是一款集成了兩顆 GaN 功率器件的有源鉗位反激控制 AC-DC 功率開關芯片。
DK8612AD 利用漏感能量,可以實現原邊功率管 ZVS,副邊整流管 ZCS,從而提高電源系統效率,降低功率管的應力,減小開關損耗并改善電磁干擾(EMI)。
DK8612AD支持最高1MHz開關頻率,效率高達95%,待機功耗小于50mW,具備自適應死區時間,外圍極致精簡,同時具備無鹵素特性,符合ROHs要求,并內置高壓啟動和X電容放電電路,帶有升壓PFC,推薦功率為120W,可為系統提供更高的性能和可靠性。
DK8612AD 極大的簡化了反激式 AC-DC 轉換器的設計和制造,尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK8612AD 具備完善的保護功能:輸出過壓保護(OVP),VCC 過、欠壓保護,過溫保護(OTP),開環保護,輸出過流保護(OCP),輸出短路保護等。
DK8612AD采用DFN8*8的封裝形式,適用于高功率密度快速充電器、適配器、筆記本適配器、平板電腦適配器、機頂盒適配器等領域之中。
1、東科半導體推出合封氮化鎵全鏈路解決方案,覆蓋QR、ACF、AHB等多種拓撲架構
Infineon英飛凌
英飛凌 PAG2S-2P
英飛凌推出的 EZ-PD? PAG2S-2P 65 W 高頻主動箝位反激充電器及適配器解決方案,結合了 PAG2P 與 PAG2S 兩款芯片的優勢,實現 AC-DC 與 DC-DC 轉換的無縫銜接。PAG2P 負責一次側啟動與高、低側 PWM 驅動,具備完善的保護與軟啟動功能;PAG2S 作為二次側 USB PD 控制器,支持同步整流架構以提升整機效率,并內置 PD 協議棧、CC 引腳控制及溫度檢測接口。該方案憑借緊湊的設計、高度集成的控制功能與優異的輕載性能,能夠在 65 W 輸出功率下為各種智能終端設備提供可靠、高效且符合最新 USB PD 標準的充電解決方案。
JoulWatt杰華特
杰華特JW1550
JW1550是專用于ACF(有源鉗位反激電路)的控制器,采用自主研發的新型自適應ZVS控制技術,可以實現主功率管的ZVS開通,同時回收漏感能量,實現不同輸入輸出下的效率最優,和業界的傳統QR方案相比,ACF控制方式下的65W-200W適配器效率能提升1.5%;且主功率管管電壓應力小;加入抖頻功能,可以有效改善系統的EMI性能;同時支持X-cap放電,內置Boost電路,供電適合寬范圍輸出應用,外圍電路簡單。和業界量產中的ACF方案對比,外圍電路能省15顆器件左右,在縮小設備體積和環保方面優勢明顯。多模式控制策略可以進一步提高系統的全范圍效率,在寬范圍輸出場合也能滿足能效標準。
1、為客戶提供端到端全套解決方案,杰華特ACDC方案詳解
2、杰華特攜手納微半導體,加速進軍高功率快充市場
3、杰華特聯合英諾賽科推出120W氮化鎵快充方案,打造大功率高端標配
4、杰華特推出高頻氮化鎵快充全套方案
MORNSUN金升陽
金升陽SCM1737ASA
1、拆解報告:MORNSUN金升陽211W AC-DC氮化鎵開關電源
Onsemi安森美
安森美NCP1568
NCP1568是一款高度集成的AC-DC PWM控制器,專為ACF主動箝位反激拓撲設計,內置高壓啟動電路、強驅動低側FET和5 V邏輯電平箝位FET驅動,支持Super-Junction MOSFET和GaN FET。它采用專有的可變頻率算法,實現全工況下MOSFET的零電壓開關(ZVS),在提升開關頻率、增強功率密度和整體效率的同時簡化EMI濾波設計;并具備多模式運行能力,可在主動箝位反激(ACF)與斷續導通模式(DCM)間無縫切換,且通過“靜默跳躍”(Quiet-Skip)技術在空載時實現極低待機功耗,適用于高密度適配器、工業電源、通信和照明等領域。
Power Integrations
PI InnoSwitch4-CZ 芯片組
PI推出的InnoSwitch4-CZ和ClampZero芯片組,通過有源鉗位取代傳統電源中的RCD鉗位電路,在主開關管關斷的時候,通過增加的PowiGaN開關管將漏感能量儲存起來,并在主開關管開通前,通過變壓器把鉗位電容內部儲存的能量傳輸到次級輸出,提升電源的轉換效率。
值得一提的是,通過有源鉗位將漏感能量回收再利用,還可以利用漏感能量來實現主開關管的零電壓開關,降低主開關管的開通損耗。開關損耗和漏感能量重新再利用后,即可進一步提升開關頻率,縮小充電器的體積。
PI采用非互補的有源鉗位工作方式,有效利用鉗位能量,實現主開關管的零電壓開通。非互補工作方式,可以在主開關管開通之前的很短的一段時間之內,進行一次上管的開關操作。上管開通時,將電容中儲存的漏感能量通過變壓器釋放到次級,并利用關斷后的死區時間,將主開關管的VDS電壓泄放到0V,然后實現主開關管的零電壓開通。
非互補有源鉗位工作方式可以減小有源鉗位工作方式在不同工況下的開關頻率變化范圍,實現DCM到CCM之間的平滑切換,支持更寬的輸出電壓電流變化范圍,而在輕載時避免工作于打嗝模式,可以獲得更低的輸出紋波特性,滿足USB PD充電器的寬范圍輸出的應用需求。而通過一個控制器對三個功率開關的精確時序控制,實現整體電源效率的最大化,實現功率密度最大化的USB PD充電器設計。
1、PI高功率密度有源鉗位反激(ACF)解決方案
2、專為PD3.1快充設計,PI推出全氮化鎵ACF電源解決方案
ST意法半導體
意法ST-ONEHP
ST-ONEHP是具有同步整流的新型非互補ACF控制的ST-ONE系列數字控制器,內置USB-PD 3.1 EPR協議,全球首款嵌入式控制器ARM Cortex M0+核心,離線可編程控制器與同步整流,與USB PD PHY一體封裝,具有強化電流隔離的集成單片。極短的開發周期和極簡的BOM,配合GaN使用,可以快速高效的幫助廠商開發出穩定、高效的高功率密度快充產品。適用于USB-PD筆記本電腦適配器、高功率密度充電器、AC-DC 適配器和大功率充電器(USB EPR)。
意法半導體推出的STONE多合一控制器將傳統電源中原邊控制器、氮化鎵驅動器、反饋光耦、同步整流控制器和協議芯片全部集成,電源內部只需一顆控制器搭配對應的開關管即可。意法STONE控制器的出現,有效簡化了電源開發設計難度,并解決了長短料問題,改變了傳統電源元件繁多的歷史。
1、構建綠色能源消費新模式,意法半導體基于ST-ONEHP設計的140W USB-PD3.1 充電方案
2、意法半導體推出STONE全集成氮化鎵快充控制器
3、高效低功耗,意法半導體全集成控制器芯片ST-ONEHP優勢解析
TI德州儀器
TI UCC28780
TI UCC28780是一款1 MHz高頻主動箝位(Active-Clamp)反激控制器,可在緊湊型AC-DC電源中實現超高功率密度并滿足DoE Level VI與EU CoC V5 Tier-2等全球能效標準。它采用自適應零電壓開關(ZVS)算法、自動死區時間優化及自動調諧技術,確保在全輸入電壓與負載范圍內實現真正的零電壓開關以最大限度降低開關損耗并簡化EMI濾波設計。
芯片支持硅MOSFET與GaN FET,并通過邏輯電平門極驅動與使能輸出直接驅動功率開關,同時可與VDS感測同步整流控制器(如UCC24612)配合使用以進一步提升轉換效率。器件內置可編程過功率保護、棕斷檢測、過溫及輸出短路保護等多重保護功能,并具備自適應爆發模式與靜默跳躍(Quiet-Skip)等多模式控制,在輕載及空載條件下保持高效率與低噪聲輸出。
UCC28780廣泛應用于高密度適配器、工業電源、通信與照明等AC-DC電源領域,并在TI官方45 W評價模塊(UCC28780EVM-002)中驗證了其超94%峰值效率與優異功率密度表現。
TI UCC28782
TI德州儀器UCC28782是一款具有防EMI抖動、X電容器放電和偏置電源管理功能的高密度有源鉗位反激式(ACF)控制器,最大工作頻率可達1.5MHz,可實現超過93%的效率,支持過熱、過壓、輸出短路、過流、過功率和引腳故障,采用4x4mm 24 引腳 QFN 封裝。
UCC28782詳細資料。
1、拆解報告:戴爾60W氮化鎵快充充電器
充電頭網總結
ACF拓撲是定位高端、追求小巧體積的65W~200W充電器的最優選擇之一。 ACF方案可以實現主功率管的ZVS開通,最大程度減小開關損耗,同時回收漏感能量,提高系統效率?;贏CF的這些優點,可應用在高頻系統中,進一步提高功率密度。和傳統QR方案相比,ACF拓撲的65W-200W適配器效率能提升1.5%左右,且主功率管電壓應力小。
充電頭網匯總的多款ACF控制器芯片方案,覆蓋了不同的功率等級,可為工程師提供了從 10 W 至 200 W 應用的全譜選型便利。隨著各大廠商對 ACF 拓撲控制策略的持續優化與數字化自適應功能的融合,未來 ACF 控制器將在提升功率密度、降低 EMI 及縮短研發周期方面持續發揮核心作用,助力快充、新能源電源等領域的再度升級。
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