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来源:KIA半导体发布时间:2023-06-094567浏览
询问 AI如何实现高功率密度的USB PD电源
高频（140K-250K近两年最佳工作频率）、软开关拓扑、平面变压器、可调整的频率法则、较小的共模EMI噪声（可以使用较小的共模滤波器，可使用变压器构造抵消EMI）。
拓扑的选择，如下图为常用的反激拓扑。
准谐振反激（QR）在高压输入时候仍有较大开关损耗。而使用零电压开通更适合。如下图。
有源钳位反激。如下图，但是使用Si器件的话功率密度做不大。在第一个谷底开通，高低压频率变化比较大。
全电压范围零电压开通反激。如下图，增加了一个零电压开关的辅助管，产生负电流，将主功率管Coss两端的电压抽到零。
LLC半桥，如下图。效率很高，但不适合宽电压输入输出，不太适合宽压USB PD的设计。
不对称半桥反激，如下图。与LLC类似但是还是反激的架构。通过电感和谐振电容储能，可以适合宽压输入输出。
基于强制谐振反激零电压开通拓扑设计与分析
电路增加了一个零电压开通的辅助管，如下图。
工作过程：在t0时刻，主MOS开通，在t1时刻关断主功率管，这部分与传统反激一样。主功率管关断之后，励磁电流对主功率管Coss充电，直到电压到Vin+Nvo。
在t2-t3时刻，开通副边整流MOS（开通前有一个小delay），并且对辅助绕组的电容充电（通过MOS的体二极管）。
T4-t5时刻，主管关断，SR关断，原边电感和Coss谐振。T5-t6时间，辅助管开通，负向电流Izvs开始线性上升，主功率管关断，主功率管的Coss电荷被抽走，此时Vds下降到0，则下次开通的时候就是零电压开通。
如下图所示。
对这种拓扑在设计的时候要考虑ZVS的开通时间，也就是ZVS管的脉冲宽度，需要根据输入电压，MOS寄生参数等参数进行计算。如下图所示。
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