基于65W高功率XDPS2201快速充电板主要特性和指标

英飞凌的XDPS2201公司的XDPS2201是基于非状态的XDP混合反激控制器。半桥驱动和驱动电容连接的反激变换。反激主要的驱动诱导和形成桥半结构路径，可以得到半桥功率开关的零电压开关ZVS，特性反激，中提供的通常会在驱动相变。数字混合反控制器在DSO-1（150密尔）封装中集成了半驱动桥器，600V电动启动电池可用于快速充电和控制低功率控制，而广泛的电流模式用于强健和快速充电与控制功率，支持电动发电机输出功率提升进入/退出操作，初级边输出过压保护，支持75 最低无负载辅助输出减少75W可配置的缓和落保护，软启动，以及可配置小配置的低配置模式进入和退出，可过流保护和输出压保护开关，可提升最大滑动，可配置传输延迟辅助以合理的流量降低控制，可配置跳周期的频率以改善低负载效率。用主要在AC/DC SMPS，大于20W/inch³的最高功率的速度，以及大于93 %的超高效率的开关电源。本文了XDPS2201产品亮点和主要特性，介绍和应用电路图，65W高功率快速充电板主要特性和指标，电路图，材料清单和PCB设计图。

XDPS2201 包含一个基于非对称半桥控制的混合反激控制器。半桥与串联电容器一起驱动传统的反激式变压器。反激变压器的主电感和串联电容器构成一个谐振槽，用于实现半桥功率开关的零电压开关 （ZVS） 行为，并在反激的常规退磁阶段提供额外的谐振功率传输变压器。

在正常操作期间，充电周期和相关功率由直接峰值电流控制控制，而退磁阶段由时序控制以确保适当的负预磁化，这是半桥功率开关处的 ZVS 条件所必需的。除了连续谐振模式 （CRM） 操作之外，该 IC 还提供先进的零电压谐振谷值开关 （ZV-RVS） 和突发模式以

在整个负载和宽输出电压范围内支持最高效率。

XDPS2201产品亮点：

• 采用 DSO-14 （150mil） 封装的集成半桥驱动器的数字混合反激控制器

• 600V 高压启动电池，用于快速充电和低待机功率

• 峰值电流模式控制，可实现稳健快速的线路和负载控制

• 基于输出电流估计的突发模式进入/退出操作

• 初级侧输出过压保护

• 支持最低的空载待机功率 《 75mW

• 通过单针 UART 接口提供广泛的可配置参数

• 最低必要的物料清单

XDPS2201主要特性：

• 可配置的掉电和掉电保护

• 可配置的内置软启动

• 具有小滞后的可配置突发模式进入和退出电流阈值

• 具有峰值和瞬态负载两个级别的可配置过流保护

• 可配置的输出过压保护

• 可配置的频率降低与周期跳跃提高低负载效率

• 开关频率的可配置抖动

• 用于精确峰值电流控制的可配置传播延迟补偿

• 无铅电镀；符合 RoHS

• 无卤素，符合 IEC61249-2-21

XDPS2201目标应用：

• 交流/直流 SMPS

• 超高功率密度适配器 》 20W/inch³

• 超高效率 SMPS 》 93%

图1.XDPS2201 灯

图2.XDPS2201应用电路图

图3。XDPS2201混合反激功率级

图 4. XDPS2201混合反激控制结构图

图5. XDPS2201半桥驱动驱动器

图6. XDPS2201过流保护概述图

65W高功率速度快速充电板

使用 XDPS2201 和 CCG3PA 的 65 W 高功率密度快速充电器演示板

随着笔记本电脑、智能手机等移动电子设备的日益普及，具有USB供电（PD）功能的高功率密度快速充电器市场也越来越具有吸引力。这种适配器在宽输入电压范围（通常为 90 V 至 264 V）和宽输出范围（5 V 甚至 3.3 V 至 20 V）下运行。 除了重量轻和尺寸小外，系统效率高和待机功耗低是此应用程序的关键要求。

对于 75 W 以下的开关模式电源，不需要功率因数校正 （PFC），反激拓扑是最具成本效益的解决方案。对于这种拓扑结构，许多控制方法都具有良好的性能，例如准谐振控制和有源钳位控制。使用准谐振控制方法，功率 MOSFET 在 MOSFET 漏源电压的谷底开启。

此外，很难在整个输入和输出电压和电流范围内实现零电压开关 （ZVS）。此外，主开关关断时的高压尖峰会对该开关造成高压应力。通过附加组件，有源钳位反激式转换器中主开关的电压应力降低。然而，对于主开关而言，仍然存在比大容量电容器电压更高的电压应力。

除此之外，在能量传输过程中初级绕组中的更多损耗以及在整个负载范围内难以实现全 ZVS 影响了这种控制方法的应用。

在混合反激 （HFB） 拓扑中，主开关自动对大容量电容器电压进行钳位，因此没有其他两种拓扑中提到的电压尖峰应力。

低侧开关自动开启 ZVS，而受控负电流确保高侧开关的 ZVS 开启。不需要缓冲电路，如准谐振转换器和有源钳位反激式转换器一样。此外，HFB 转换器的变压器和谐振电容器都有助于中间能量存储和传输，这使得设计非常紧凑。所有这些特性使 HFB 成为高功率密度设计最有前途的拓扑。

本文档介绍了用于 USB-PD 应用的 65 W 演示板，该演示板基于 HFB 控制器 XDPS2201 ［1］ 和 USB-PD 控制器 CYPD3174-24LQXQ ［2］。该板专为宽输入应用而设计，提供 5 V、9 V、12 V、15 V 和 20 V 的 PD 输出电压分布。此外，演示板支持 5 V 至 20 V 的 PPS 输出，电压步长定义为PD设备。标称连续输出电流为 3.25 A。

USB-PD/PPS应用的65W高功率速度快速充电板主要指标：

图8. 65W高功率速度快速充电板电路图

65W高功率速度快速充电板材料清单：

 

 

图9. 65W高功率速度快速充电板PCB设计图：左：顶点；右：顶部内层

图 10. 65W高功率速度快速充电板PCB设计图：左：底部内层；右：底部

图 11. 投资放置和放风
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