快充系统效率革新，软开关技术在南芯 POWERQUARK 中迎来新突破

前言

快充技术的快速发展，功率提升已成为行业的重要趋势。然而，随之而来的芯片温升问题逐渐显现，影响了整个系统的能量转化效率，甚至可能带来安全性和使用寿命等隐患。在目前的快充系统中，反激变换器作为核心器件，其效率与散热成本密切相关，如何提高反激变换器的效率，成为电源设计工程师关注的重点。

南芯科技去年发布了国内首个全集成反激方案 POWERQUARK 系列产品，将器件极致集成，并通过软开关技术的创新，解决了反激变换器效率低下的问题，为快充系统带来了革命性的改进。

传统软开关拓扑的局限

反激变换器作为主流快充系统中的核心部件，常常因为开关损耗而限制了系统的整体效率。开关损耗通常发生在开通和关断过程中，电流和电压的重叠导致了能量的浪费和热损耗。为了减少这种损耗，工程师们致力于通过各种软开关拓扑结构来优化系统性能，但这往往会增加成本和设计复杂性。

在开关电源中，多种软开关技术如有源钳位 (ACF)、非对称半桥 (AHB) 和谐振 (LLC) 等，虽然可以降低开关损耗，但往往需要额外的元器件，这增加了系统的复杂性和成本。以 ACF 为例，工程师需要增加一颗高压开关管和高侧驱动器；而 AHB 则除了高压开关管外，还需要增加谐振电容。这些额外的器件不但提高了系统的整体成本，也让电路设计变得更加复杂，尤其是在中小功率场景中，反而降低了设计的灵活性。

LLC 拓扑结构在中小功率应用中较为常见，其通过半桥结构实现软开关，但也需要额外的谐振电容和同步整流器，外围元件较多，BOM 成本较高。同时，LLC 的调压范围较为有限，不适合宽输入或宽输出应用。因此，虽然传统软开关技术可以提高系统效率，但其复杂的设计和高昂的成本使得它在实际应用中面临诸多挑战。

POWERQUARK 全新解决方案

针对以上传统软开关技术的局限性，南芯科技 POWERQUARK 系列产品通过次级同步整流 (SR) 控制技术实现了初级侧的软开关，不同于传统反激电路，POWERQUARK 不需要额外增加任何器件，便可实现初级开关管的零电压开通。

POWERQUARK 电路拓扑

POWERQUARK 系列产品通过同步整流管为反激变压器提供负向励磁电流，在同步整流关闭后，负向励磁电流抽取了初级功率管的寄生电容能量，使得初级功率管的电压几乎降为零，从而实现初级开关管零电压开通。这一设计不仅大幅降低了开关损耗，同时提升了系统效率，并简化了电路设计，为快充系统的性能提升提供了全新的解决方案。

POWERQUARK 参考设计

以 230V 输入、65W 功率输出的快充系统为例，采用 POWERQUARK 系列产品后，整体效率可超过 95%。这大大提升了用户的充电体验，减少了功率损耗的同时降低了系统的发热量，从而实现了更高效、更可靠的快充性能。

系统EMI优化，研发效率大大提升

在传统的反激变换器中，由于电压变化率 (dv/dt) 和电流变化率 (di/dt) 较高，常常会产生严重的电磁干扰，工程师们需要投入大量时间进行 EMI 性能的优化，研发成本和开发周期也随之增加。而 POWERQUARK 的软开关技术通过降低初级高压功率管的 dv/dt，有效减少了电磁干扰，从根本上降低了系统的 EMI 。

POWERQUARK 次级功率管尖峰收益

此外，软开关技术还降低了次级同步整流功率管的电压尖峰，进一步提高了系统的稳定性和可靠性。在次级控制方案下，同步整流控制部分在谐振段不会出现误发波的现象，设计更加稳定可靠。同时，VCC 二极管可以选择慢恢复型二极管，这进一步减少了 EMI 问题，为系统的整体设计带来了更多的灵活性和便利性。

展会预告

上海南芯半导体科技股份有限公司参加充电头网主办的2025（春季）亚洲充电展，展位号位于A区A29，3月28日欢迎莅临展会现场交流、洽谈。

充电头网总结

南芯科技通过 POWERQUARK 系列产品实现了快充系统在效率、可靠性以及电磁兼容性等方面的全面提升。相比传统的软开关技术，POWERQUARK 通过独特的次级同步整流控制技术，实现了更高效的能量转换和更低的开关损耗，极大简化了电路设计，降低了系统开发成本，助力客户设计更高效、可靠的快充系统。

目前，POWERQUARK 已在多家头部企业产品中量产，具体应用案例详见下方拓展阅读：

应用案例：

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