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力生美LN3210稳压芯片加快USB PD3.1快充普及

充电头网编辑部 充电头网 2022-04-30



苹果推出新款MacBook支持140W PD3.1充电以来,正式打响了PD3.1应用的第一炮。LLC架构采用零电压开关(ZVS)软开关技术,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点,可显著提高充电器功率密度。

 

LLC的谐振开关操作可实现全负载范围的软开关,减小开关损耗,从而成为高频和高功率密度设计的理想选择。大多数固定电压输出的电源适配器都采用了LLC架构,来实现高效小体积的电源转换。

 

同时,LLC拓扑通常搭配次级同步整流来应用,消除整流二极管压降,以获得更佳的转换效率。PD3.1现阶段的最高输出电压为28V,考虑到使用LLC架构的充电器需要在次级增加一级降压电路,来满足宽电压输出,所以电源次级的输出电压要高于28V。

 

但电源输出电压已经接近传统同步整流控制器的极限供电电压,考虑到产品可靠性,通常会将芯片降额使用,避免异常过电压造成芯片损坏的同时,也降低芯片内部驱动器的发热。

 


MPS MP6924A的供电电压上限为35V。

 


安森美 NCP4306的供电电压上限为37V。

 


恩智浦 TEA1995T的供电电压上限为38V。

 

以上三款同步整流控制器均为充电头网在拆解中,大功率LLC拓扑中使用较多的同步整流控制器。可以看到现阶段28V的输出电压,考虑到同步降压转换器的输出压差,已经接近同步整流控制器的工作电压上限。

 

工作电压达到芯片上限,负载跳变过程中产生的过电压,可能造成同步整流控制器损坏,同时,较高的工作电压,也会造成较大的驱动损耗,温升变高,降低电源的转换效率。

 

力生美LN3210稳压供电芯片,是一颗输入电压支持75V的稳压芯片,能够满足未来USB PD3.1 48V输出标准。LN3210用于将输出电压稳压输出为同步整流控制器供电,从而满足现有成熟同步整流控制器的供电需求。免去器件选型及验证麻烦,简化高压输出快充充电器的设计。

 

 

力生美LN3210是一颗输入电压可达75V的稳压IC,输出电压为15V,具备20mA的输出能力,同时超低工作电流小于100μA,对充电器待机功耗没有影响。芯片75V耐压完整契合USB PD3.1 48V输出电压,支持传统同步整流控制器高压应用。

 

同步整流控制器通常支持标准和逻辑驱动电压的MOS管,尽管芯片支持35V的最高工作电压,但出于可靠性考虑及降低同步整流控制器的驱动损耗,非常有必要在USB PD3.1应用中,为同步整流控制器增添稳压电路。通过增加稳压芯片降低供电电压,来扩展输出电压及提升可靠性。

 


力生美LN3210是一颗SOT23封装的稳压芯片,支持75V耐压,满足PD3.1 48V高压输出应用,同时还可用于开关电源初级控制器稳压供电,适配USB PD以及QC快充宽电压应用。芯片内置反向隔离电路,能防止启动电路被旁路,影响系统启动时间。

 

LN3210芯片具有较高的电源抑制比,能够提升控制器供电质量。LN3210内置的输出电压限制电路,能有效控制输出电压不高于17V,确保控制器不会进入过压保护状态的同时又可降低控制器的功耗,提升系统稳定性。

 

充电头网总结

 

USB PD3.1通过提升输出电压,拓展了电源的输出功率,使之可以支持更快的充电速度,并向下兼容传统设备的快速充电。进一步推进PD快充生态普及的同时,依然保留对老设备的兼容性,有助于保护地球,减少垃圾。

 

力生美LN3210稳压芯片能够使传统支持低电压输出的同步整流控制器,满足USB PD3.1的28V输出,75V的耐压,满足PD3.1标准的48V输出电压。从而使传统的同步整流控制器,不会因为工作电压而淘汰,大大简化了快充的选型设计难度,加速了PD3.1快充普及。


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