支持24/36V锂离子电池组应用，英飞凌XDPS2201参考设计方案解析
前言
英飞凌是USB PD3.1协议的制定者，可以提供快充半导体器件的一站式供应，满足不同功率的快充充电器设计。英飞凌具有氮化镓，氮化镓集成芯片和CoolMOS在内的多种开关器件，以及对应的开关电源控制器等产品。最近收购了赛普拉斯和GaN Systems，进一步拓展业务范围，加强了快充和无线充电方面的竞争力。
充电头网拿到了英飞凌推出的一款170W电池充电器的参考设计，这款参考设计为单级混合反激架构，支持24V～36V锂离子电池组应用。这款参考设计采用同步整流，提升了系统效率，和以往拆解的电瓶车充电器相比，没有设计大面积散热片与散热风扇，可以实现全密封的外壳设计。下面就带来这款充电器的拆解，看看设计和用料情况。
英飞凌XDPS2201 170W参考设计外观
英飞凌XDPS2201 170W参考设计无PFC电路，设计方面更加简单，同时可以减低系统成本，方案支持198-264V~50/60Hz宽电压输入，满载效率＞95%@230VAC。得益于非常高的系统效率，DEMO器件设计上无需散热片，只要留有一定间隙即可满足温度要求。
PCB主板背面有主控芯片、光耦等器件，外围电路设计十分简洁。
在交流输入端子左边标注了交流输入电压范围为198Vac-264Vac，频率为50-60Hz，直流输出为18Vdc-42Vdc。
模块一侧焊接辅助电源小板。
输出端设有两个连接器插槽，可插拔式设计方便组装。
测得模块长度为155.09mm。
宽度为55.37mm。
厚度为29.42mm。
PCBA模块拿在手上的大小直观感受。
另外测得DEMO的重量约为160g。
英飞凌XDPS2201 170W参考设计解析
在对这款参考设计的外观及参数有了基本了解后，下面就对这款参考设计进行详细解析，一起来看看设计和用料如何。
PCBA模块正面一览，左侧为交流输入端，焊接压线端子，保险丝，压敏电阻。右侧焊接安规X2电容，共模电感和整流桥。依次焊接高压滤波电容，开关管。在底部焊接辅助电源小板，右侧焊接输出接线端子和控制端子。
背面焊接初级混合反激主控芯片XDPS2201，反馈光耦，同步整流控制器，同步整流管和运放芯片。这款参考设计初次级绝缘间距充分，元器件布局稀疏，功率器件设置在PCB边缘，便于外置散热片，提升散热效果。
交流输入采用压线端子连接。
输入端保险丝规格为2A 250V。
10D561K压敏电阻用于吸收浪涌。
安规X2电容来自TDK，规格为1μF。
共模电感采用磁环绕制。
另一颗安规X2电容容量为0.68μF。
整流桥来自安森美，型号GBU8K，规格为8A 800V。
高压滤波电容来自红宝石，规格为56μF 400V，三颗并联。
初级控制器来自英飞凌，型号为XPDS2201，是一颗数字混合反激控制器，内部集成600V高压启动电路和高低侧MOS驱动。采用峰值电流模式控制，用于快速的负载响应。基于输出电流水平自动切换到突发模式运行，支持初级侧过电压保护，待机功耗＜75mW，可通过单引脚UART界面配置参数，采用PG-DSO-14封装，外围元件精简。
英飞凌 XPDS2201 资料信息。
两颗开关管同样来自英飞凌，型号IPA60R280P7S，是一颗耐压650V，导阻280mΩ的CoolMOS，属于P7系列，采用TO220F封装。
为主控芯片供电的滤波电容来自WE伍尔特，规格为47μF35V。
谐振电容容量为0.22μF。
变压器次级采用多层绝缘线绕制。
两颗VOL618A光耦用于电压反馈和关闭控制。
橙色Y电容特写。
同步整流控制器来自MPS，丝印IBUJN，实际型号为MP6951，为MPS最新推出的一款同步整流控制器，支持DCM，CCM，QR，ZVS工作模式，还支持ACF主动钳位反激和HFB混合反激，工作频率可达1MHz，支持驱动氮化镓同步整流管，支持高侧和低侧应用，采用TSOT23-6封装。
同步整流管来自英飞凌，型号BSC160N15NS5，是一颗耐压150V的NMOS，导阻为16mΩ，采用SuperSO8封装。
一颗输出滤波电容来自KEMET基美。
规格为100μF 50V。
三颗50mΩ取样电阻并联用于输出电流检测。
运放来自TI德州仪器，型号TLV9102，是一颗轨对轨输入输出的低功耗双运放，用于输出恒压恒流控制。
输出滤波电容来自红宝石，规格为50V680μF。
一颗贴片按键用于关闭控制。
侧面插座用于电流采样，恒流恒压设置以及关闭控制。
插接件用于充电输出。
在PCBA模块侧面焊接辅助电源模块，用于为控制电源供电。
控制电源采用英飞凌ICE5AR4770AG CoolSET初级主控芯片，芯片内部集成700V耐压开关管，采用数字控制，待机功耗低于100mW。
英飞凌ICE5AR4770AG 资料信息。
两颗伍尔特高压电容用于输入滤波，规格为4.7μF400V。
蓝色Y电容和变压器特写。
用于输出电压反馈的VOL618A光耦。
输出滤波电容来自伍尔特，规格为820μF 6.3V，固态贴片电容。
充电头网总结
英飞凌这款充电器参考设计最大输出功率为170W，支持为24V和36V锂离子电池组充电。得益于使用混合反激架构，电路效率更高，相比传统的电动车充电器，无需散热风扇和散热片。可以使用密封外壳，像适配器一样使用。
这款参考设计由主电源和辅助电源组成，主电源用于为电池充电，辅助电源用于为外置的控制电路供电，进行充电电流和充电截止电压等设置。主电源的控制芯片与辅助电源芯片均来自英飞凌，实现灵活可靠的电源设计。
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