USB Type-C PD电源适配器设计案例

USB充电是重要且不断增长的应用，但要同时满足高能效和尺寸要求却是极具挑战的。本方案以新的控制器和驱动器提供创新的功能，能显著减少高能效AC-DC电源的物料单(BOM)含量，尤其是在100W以上的负载范围，包括智能手机、笔记本电脑适配器。

方案简介

本方案采用Type C接口，支持90-264Vac电压输入，I/O隔离3kV，输出电压5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A。方案具有自适应欠压保护(UVP)、过压保护(OVP)、短路保护(SCP)、过热保护(OTP)等功能，电源效率高达92.9%，纹波<60mV，待机功耗<50mW(未插电)，PCBA尺寸60mm x 60mm x 19mm。

本方案采用准谐振反激式(QR flyback)拓扑，核心元件包括NCP1623 VSFF PFC控制器，带有瞬变峰值漂移功率的NCP1343多模HF PWM控制器, NCP4307同步整流控制器，以及FCMT199N60/FCMT250N65/FDMS86180/NTTFS4C02 MOSFET。

该设计采用DFN4X4封装的FUSB15101 PD3.0/PPS协议控制器，用双辅助电源支持PWM控制器。在低输出电压时，该PWM控制器由高压辅助电压供电，而在高输出电压时由高压辅助电压供电。

NCP1632集成了一个双MOSFET驱动器，用于交错式PFC应用。交错由并联的两个小级组成，代替了一个难以设计的更大级。NCP1632驱动器为180°移位相位，可大大降低电流波纹。

NCP1343准谐振反激式控制器具有专有的谷值锁定电路，可确保稳定的谷值切换。该系统可以在低至第六谷值下工作，并转换到频率折返模式以减少开关损耗。随着负载降低，NCP1343可以进入安静跳跃模式以管理功率输出，同时最大限度地降低噪声。

NCP4307可在多种高性能开关电源拓扑中与同步整流(SR)MOSFET一起使用。该器件将从内部一个200V CS引脚自供电，实现上桥配置和低VOUT，而不需要一个辅助电源。双VCC引脚选择最佳VCC源端以尽量降低损耗，从而优化宽范围VOUT应用的设计。

芯齐齐BOM分析

本方案刚刚发布，NCP1623ASNT1G、NCP1343、NCP4307、FUSB15101、FCMT250N65S3、FCMT199N60、FDMS86180、NTTFS4C02NTAG芯片和功率器件来自安森美，PFC电感器和变压器按照设计进行定制。

芯齐齐BOM工具显示，本方案从现有BOM中删除多达15个器件，既降低设计成本，同时确保满足USB PD应用的严苛能效和性能标准。PCB布线上，方案FR4材料的PCB基材，pcb铜层厚度2盎司(oz) ，pcb厚度1mm。

NCP1345是一款准谐振(QR)反激式控制器，高频QR工作(高达350kHz)能减小磁性器件的尺寸，封装形式SOIC-9 NB。

NCP1623采用SOIC16封装，是小尺寸的升压功率因数校正(PFC)控制器，应用于USB PD快充适配器和计算机电源。NCP1632集成了一个双MOSFET驱动器，结合了构建耐用紧凑的交错式PFC级所需的所有功能，且外部组件数量极少。

NCP4307是一个高性能驱动器，双VCC引脚选择最佳VCC源端以尽量降低损耗，从而优化宽范围VOUT应用的设计。

NCP1343准谐振反激式控制器采用Quiet-Skip技术的跳过模式，可在轻负载条件下实现最高性能，具有严重故障条件的故障引脚，NTC兼容OTP。

电容器方面，标号C13-14, C48选择680μF/25V固态电解电容器，标号C25选择X2安规电容，容量0.22μF，容差不超过10%，尺寸12.5x15x7x12mm。与C25 X2安规电容对应的C10为Y1高压安规陶瓷电容器，容量470pF, 容差不超过10%。

审核编辑：汤梓红