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65-100W快充QR-LOCK控制技术揭秘

2023/04/20
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反激变换器广泛应用于150W以内的开关电源,随着宽禁带半导体的快速发展,涌现出QR、QR-Lock、ACF、AHB等高频控制技术!其中,QR-Lock控制技术因电源方案性价比高,广泛应用于服务器电源辅源(xxx2QR2280)和快充(xxx1342)。QR-Lock技术爆红是偶然还是必然呢?

本期,芯朋微技术团队为各位粉丝揭秘QR与QR-Lock控制技术差异、QR-lock控制技术走红的五大理由,并分享三款基于QR-Lock控制技术的典型快充方案。

四种反激控制技术简介

01、PWM控制

 

优点:定频控制,控制简单;

缺点:开通损耗大,存在整流管反向恢复问题,增加EMC和同步整流技术难度,开关频率fs一般受限在100kHz以内。

02、QR控制技术

优点:开关管开通损耗小且整流管无反向恢复问题,fs推进至100kHz以上,广泛应用于高功率密度快充;

缺点:

a. 工作频率受谷底数和反馈电压两个量影响,频率变化显著,环路稳定性差,可能引起声音;

b. 受最高开关频率限制,整体工作频率不高;

c. Q1开通损耗随输入电压升高而升高。

03、ACF控制

优点:开关管实现软开关漏感能量实现回收;

缺点:

a. 为了让励磁电感参与零电压开通(ZVS),一般工作在临界模式,开关频率变化范围太宽,需要引入降频控制;

b. Q2驱动复杂,增加成本。

04、AHB

优点:开关管实现软开关,漏感能量实现回收,适合宽输出(相比LLC);

缺点:

a. 属于Buck型变换器,不适合宽输入,需要配合PFC级(输入功率>75W);

b. 为了让励磁电感参与ZVS,一般工作在临界模式,开关频率变化显著,需引入降频控制;

c. Q1驱动复杂,增加成本。

QR-Lock与QR控制的差异

如上图所示,开关周期Ts由导通时间Ton、消磁时间Tdmg、振荡时间Tosc组成,其表达式如下:

QR-Lock:在一个负载点,决定开关周期的变量只有反馈电压VFB,谷底数N是常数。

传统QR:在一个负载点,决定开关周期的变量有VFB和谷底数N两个变量。

QR-Lock为什么会走红?

1. 因谷底锁定,开关频率fs受VFB电压线性调节,从根源上解决了传统QR可能存在的噪音问题及对触摸屏的干扰问题;

2. 因谷底锁定,宽负载段开关频率变高且可工作在限定的最高开关频率附近,充分发挥GaN器件优势,利于开关电源的小型化;

3. 因谷底锁定,小信号模型等价为PWM定频控制,从根源上解决了不同输出电压下压控振荡器斜率不同的问题,宽输出电压下,环路更容易稳定;

4. QR模式属于零电流开通,开通速度放慢不影响效率,适合GaN器件,通过降低dV/dt改善SR尖峰及EMC特性,无CCM模式反向恢复时间引起的电压尖峰问题;

5. 外围精简,和传统反激对比无外围增加,仅通过控制技术革新,可显著改善反激电源多方面性能,超高性价比;

三大网红快充方案

65W PN8783快充方案

输入规格:90Vac~264Vac

输出规格:5V3A,9V3A,15V3A,20V3.25A

高效率:满载效率93.7%(230Vac),满足CoC V5 Tier2能效规范

低待机功耗:小于75mW

宽供电范围:支持PD3.0协议

控制芯片PN8783+PN8307P+AP2080

关于该方案的线路图纸、变压器设计、测试数据,

65W PN8213快充方案

输入规格:90Vac~264Vac

输出规格:5V3A,9V3A,15V3A,20V3.25A

高效率:满载效率93.2%(230Vac),满足CoC V5 Tier2能效规范

低待机功耗:小于75mW

宽供电范围:支持PD3.0协议

控制芯片:PN8213+PN8307P+AP2080

关于该方案的线路图纸、变压器设计、测试数据,

 

100W PN8213多口充方案

输入规格:90Vac~264Vac

输出规格:5V3A,9V3A,12V3A,15V3A,20V5A

高效率:满载效率94.0%(230Vac),满足CoC V5 Tier2能效规范

低待机功耗:小于75mW

宽供电范围:支持PD3.0协议

控制芯片:   PN8280+PN8213+PN8601+AP2968

关于该方案的线路图纸、变压器设计、测试数据,

 

 

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