在當(dāng)今快速發(fā)展的科技時代，高功率密度和高效能的電源設(shè)計成為了電子設(shè)備的核心需求。本文將深入探討一款基于PowiGaN技術(shù)的140W USB PD3.1/EPR電源參考設(shè)計，揭示其創(chuàng)新點、技術(shù)細節(jié)以及實際應(yīng)用中的優(yōu)勢。
核心技術(shù)與規(guī)格
這款電源設(shè)計采用了Power Integrations的兩款明星產(chǎn)品：
1.HiperPFS-5 PFS5277F：作為功率因數(shù)校正（PFC）級的主要組件，HiperPFS-5集成了高壓PowiGaN開關(guān)管、同步整流和FluxLink™反饋技術(shù)。其主要特點包括：
高效能：在230VAC輸入下，28V/5A輸出時的滿載效率超過95%。
低功耗：空載輸入功耗低于50mW，符合嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)。高集成度：省去了外部電流檢測電阻，減少了功率損耗。
2.InnoSwitch5-Pro INN5377F-H905：
這款反激式開關(guān)IC與英集芯IP2756 USB PD控制器搭配工作，支持高達28V/5A的EPR輸出。
其主要特點包括：寬輸出范圍：支持5V/3A、9V/3A、12V/5A、15V/5A、20V/5A和28V/5A等多種輸出配置。
智能控制：通過I²C接口與USB PD控制器通信，實現(xiàn)精確的電壓和電流調(diào)節(jié)。
保護機制：內(nèi)置過壓、過流和熱關(guān)斷保護，確保電源和連接設(shè)備的安全。
電路設(shè)計與布局
該電源設(shè)計分為三個主要部分：主板、有源整流橋組件和USB PD板。
1.主板：采用FR4材料，2盎司銅層，1.6mm厚度。主板上集成了EMI濾波器、PFC級和反激式變換器的主要電路。
2.有源整流橋組件：使用MOSFET代替?zhèn)鹘y(tǒng)二極管，有效降低了整流橋的功耗，提高了整體效率。
3.USB PD板：集成了USB Type-C接口和PD控制器，負責(zé)與連接設(shè)備進行通信并調(diào)節(jié)輸出電壓和電流。
性能與測試
1.效率：在115VAC和230VAC輸入電壓下，電源在不同輸出電壓和負載條件下的平均效率均超過93%，最高可達95%以上【15.2.2效率性能匯總 (板上)】。
2.溫升性能：在自然對流條件下，電源主要元件的溫升在90VAC和265VAC輸入電壓下均保持在合理范圍內(nèi)，確保了長期穩(wěn)定運行【16.1溫升測試掃描－開式電源】。
3.EMI性能：電源通過了CISPR22B/EN55022B標(biāo)準(zhǔn)的傳導(dǎo)EMI測試，表明其在電磁兼容性方面表現(xiàn)優(yōu)異【19 傳導(dǎo)EMI (QPK/AV)】。
4.浪涌和ESD測試：電源在經(jīng)受多次浪涌和ESD測試后均未出現(xiàn)損壞或功能喪失，證明了其可靠性和耐用性【20 浪涌測試】【21 ESD測試】。
應(yīng)用場景：
這款140W USB PD3.1/EPR電源設(shè)計非常適合以下應(yīng)用場景：
筆記本電腦和臺式機電源適配器：
提供高效、快速的充電體驗。
USB PD充電器：
支持多種設(shè)備快速充電，包括智能手機、平板電腦、筆記本電腦等。
工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備電源：
提供穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)。
