基于ON Semiconductor NCP1568高功率密度有源钳位PD 60W适配器方案

如何设计出体积又小，充电速度又快的适配器?那就必须从功率密度和开关频率上去下手，在这两个参数上尽可能地做到更高。频率的高低将影响到变压器的大小，如下图所示，以一个60W的 USB PD设计来看，采用更高频率和功率密度器件的RM8 LP变压器的尺寸仅为RM10变压器的1/3。

传统的反激拓扑架构的开关内有变压器和MOSFET，开关的时候会产生振铃，振铃将引起振铃回路的损耗，造成器件发热和降低效率。振铃同时还会产生很多高频EMI。想要把这些高频EMI吸收掉，就需要周围有振铃电路来吸收，这样就造成了电能的损耗。相应的，如果需要电源的设计体积越小，那么开关频率就要越高，这样就会带来更多损耗。

而有源钳位反击拓扑中，会多增加一个MOSFET，多增加一个电容，但同样有吸收能量的地方。当MOSFET关闭的时候，全部的能量都可以送到电容中存储起来，可以重新利用。每一个开关都是零电压开关，因此并没有损耗。在关掉的时候，也可以将会产生EMI损耗的能量全部重新利用。有源钳位拓扑结构这样既实现了高频，又能保证低EMI。

ON推出的NCP1568属于有源钳位反激控制器，它具有诸多特点。首先就是控制模式方面，NCP1568具备自适应零电压开关，随着输出电压频率发生变动。因为在未来USB PD的使用场景中，因为接口的统一，同一个适配器可能既要给大功率的电脑充电，又要给低功耗的手机充电，所以就要保证其适配器在宽功率范围内，都能保证非常高效的能量转换。NCP1568内通过对负载点的开关优化，减少开关的开通损耗;而且还集成自适应的死区时间，能够将一个开关操作做的非常完美。

另外，NCP1568还有一个导入模式。有源钳位不能从零负载到满负载都是ACF状态，需要找到一个点，能够实现IC自动切换从ACF到非连续导电模式(DCM)，这时电源可以将轻载和待机再热化。因为内嵌启动部分，又有输入的欠压保护，又可以将ACF模式频率反走，所以NCP1568的待机功率可以做到小于30mW。