USB电源适配器电路设计方案

USB供电（PD）标准可通过USB供电，功率高达100W，足以驱动笔记本电脑，显示器和DLP®电影放映机等高功率设备。

USBPD适配器传统上使用电感-电感-电容（LLC）或准谐振（QR）反激进行隔离式DC/DC转换。LLC的优势在于它可以使功率开关具有软开关，但由于其窄增益限制，因此不适用于宽输出电压范围。同时，QR反激在不连续电流传导模式下工作，并且在所有输出电压范围内都不能实现全软开关。此外，变压器漏感的损耗限制了实际的最大开关频率。当试图实现高功率密度和小适配器尺寸时，这些功能设置了坚固的上限。

有源钳位反激（ACF）是一种可以克服这些限制的新型谐振拓扑。与QR反激不同，ACF实现软开关并恢复漏感能量。临界导通模式ACF使用小的负磁化电感在整个负载范围内实现零电压开关（ZVS）。此外，输出整流器可以在关断期间实现零电流开关（ZCS），这将降低整流器的反向恢复损耗并改善电磁干扰性能。凭借这些优点，可以实现高频率和高效率的适配器。

TI30W/in3，93.4％效率，100WAC/DC适配器参考设计的电路包括基于UCC28056的前端转换模式功率因数校正（PFC）电路，然后是ACF用于基于UCC28780的隔离式DC/DC转换。图1是参考设计的详细系统框图。

设计人员的最大特点是超高功率密度30W/in3无外壳。首先，临界导通模式ACF使高开关频率运行成为可能，这使得RM8内核可用于变压器并且具有超高转换器效率，不需要散热器，这节省了空间并增加了功率密度更大。图2是AC/DC适配器参考设计板的图像。

设计师的另一个关键特性是这种设计的高效率。该UCC28780实现ZVS用于主开关和ZCS用于辅助整流器。次级谐振配置形成初级电流波形，从而降低初级均方根（RMS）电流并显着改善同步整流器操作。氮化镓场效应晶体管用于ACF初级侧开关，以提高效率，因为它们具有较小的寄生参数。通过在5VOUT和9VOUT下关闭PFC级，可以进一步提高效率。图3显示了参考设计的平均效率曲线。

总体而言，100WAC/DC适配器参考设计为USBPD适配器提供了完整的解决方案，适用于任何100W应用。高效率和高功率密度使适配器更强大，更便携。