近年来，快速充电技术的发展极大地提高了智能手机的充电速度。“充电五分钟，通话两小时”成为vivo的经典广告语。快速充电技术本质上增加了充电功率，而功率需求的增加意味着更大的 AD-DC 适配器，移动性有限。针对这一趋势，许多电源IC制造商致力于开发解决方案以减小电源的尺寸。

3月19日，TI（德州仪器）新推出市场上第一款量产的有源钳位反激控制器，以及第一款专为有源钳位反激控制器设计的同步整流控制。设备电源控制器，。两者结合可以将开关的工作频率提高到 1MHz，有助于将 AC/DC 适配器和 USB PD 充电器的电源尺寸减半。

“消费者正在寻找更小尺寸的更快充电速度，而这些新的解决方案不仅可以实现这一点，还可以让设计人员实现以前的更多功能。”

有源钳位反激式：在更小的空间内释放更多的能量

对于 AC-DC 电源，由于简单，反激式转换器是首选拓扑。理论上，开关频率越高，电源的体积就越小，因为变压器和电容电感等无源元件的体积减小了。但实际上，过高的开关频率会导致变压器的漏感较多，会以热能的形式散发出去，不仅影响转换效率，还容易损坏元器件。因此市面上的反激式开关电源的工作频率大多为几十KHZ，而这次TI发布了最高1MHZ的有源钳位反激式控制器。搭配同步整流控制器，同样支持高达1MHZ的开关频率。

“准谐振反激式一直是首选拓扑结构，该行业历来通过降低变压器漏感来减小电源尺寸。到目前为止，我们认为有源钳位反激式打破了这种平衡，它可以存储能量并将其传输到输出并提供零电压开关，从而消除了两个主要的损耗源，从而显着减小了尺寸，”John 说，TI 的系统和应用工程经理。

图片：John 先生介绍有源钳位反激芯片组

但细节很关键，因为如果没有智能控制有源钳位，实际上效果会更差。为此，TI 为有源钳位反激电路开发了高达 1MHZ 的智能控制器，使反激电源能够以更小的外形尺寸实现高性能。

+的优势主要体现在以下三个方面：

首先，消除开关损耗并降低 EMI，以通过适当控制钳位实现零电压开关。值得一提的是，零电压开关（ZVS）技术被认为是解决高频和更高效率要求所带来的所有挑战的灵丹妙药，其原理是零电压开启，零电流关闭。，以消除所有开关损耗。

但在实践中，电路设计人员只能估计零电压和零电流何时发生，使得零电压开关的完美同步变得困难。John表示，通过创新的ZVS算法，可以准确掌握零点电压，从而降低开关损耗，这是TI的独特优势。

此外，还支持氮化镓 (GaN) 场效应晶体管 (FET)，以进一步降低输出电容和导通电阻并减小适配器尺寸。据了解，采用GaN场效应管的有源钳位反激电路的转换效率高达94%-95%，比普通硅基场效应管高出2%左右。

二是体积小。较低的开关损耗使芯片组能够在高达 1MHz 的频率下高效运行，从而减小了变压器、无源器件的尺寸并消除了散热器。与现有方案相比，整体尺寸可缩小50%，功率密度更高。

三是效率高。通过回收泄漏的能量并将其输送到输出端来提高效率，多模式控制在满载时实现高达 95% 的效率电源控制器，待机功耗低于 40mW，超过 CoC Tier 2 和美国能源部 (DoE) Class VI能效标准。

图：吴伟强先生介绍有源钳位反激芯片组的优势

据了解，TI新型有源钳位反激芯片组支持20W-150W的功率范围，主要面向大功率市场。其中，针对75W以上的功率需求，TI还提供了PFC控制器。由于增加 PFC（功率因数校正）降低了转换效率，因此在 10% 负载下可以实现 90% 以上的效率，并且待机功耗仅为 25mW，它可以始终开启，减少了组件数量。主要市场为数字电视、台式电脑、笔记本适配器、电动工具和其他 AC/DC 应用。

最后，TI 还展示了这两款开发板，售价分别为 499 美元和 100 美元。对于目前流行的 USB Type-C AC-DC 适配器，TI 也有 65W 参考设计，具有 85-265V AC 的宽输入电压范围。该设计具有非常高的开关频率和 30W/in3 的功率密度，可实现 92% 的峰值效率。