電源適配器和快充通常采用傳統的反激變換器結構,隨著PD電源適配器和快充的體積進一步減小、功率密度進一步提高以及對于高效率的要求,傳統的硬開關反激變換器技術受到很多限制。采用軟開關技術工作在更高的頻率,可以降低開關損耗提高效率,減小變壓器及電容的尺寸降低電源體積,同時改善EMI性能,從而滿足系統設計的要求,特別適合于采用超結結構的高壓功率MOSFET或高壓GaN器件的高功率密度快充及電源適配器。
傳統的硬開關反激變換器功率開關管電壓、電流應力大,變壓器的漏感引起電壓尖峰,必須采用無源RCD吸收電路進行箝位限制,RCD吸收電路的電阻R產生額外的功率損耗, 降低系統效率,如圖1所示。
如果將RCD吸收電路的電阻R去掉,同時將二極管換成功率MOSFET,這樣就變成了有源箝位反激變換器,通過磁化曲線在第一、第三象限交替工作,將吸收電路的電容Cc吸收的電壓尖峰能量,回饋到輸入電壓,從而實現系統的正常工作。
非連續模式DCM有源箝位反激變換器電路結構如圖2、所示,圖中的各個元件定義如下。
Lm:變壓器初級激磁電感;Lr:變壓器初級漏感;Lp:變壓器初級總電感,Lp=Lm+Lr;n:變壓器初級和次級的匝比,n=Np/Ns;Q1:主功率開關管,DQ1、CQ1為Q1寄生體二極管和寄生輸出電容;Qc:箝位開關管,DQc、CQc為Qc寄生體二極管和寄生輸出電容;Do:次級輸出整流二極管;Cc:箝位電容;Cr:CQ1、CQc以及其它雜散諧振電容Cto總和Cr=CQ1+CQc+Cto;Cc1:Cc1=Cc+CQ1+Cto;Vsw:Q1的D、S兩端電壓;Vin:輸入直流電壓;Vo:輸出直流電壓;VC:箝位電容電壓。
飛天鷹61W PD電源適配器采用了軟開關技術,降低了開關損耗提高效率,減小變壓器及電容的尺寸降低電源體積,同時改善EMI性能,做到了同等功率下,全網體積最小的PD快充電源適配器。