使用集成GaN技术实现小尺寸ACDC适配器应用资料

随着快速充电系统的趋势和不断增长的电力需求，迫切需要创建占地面积小、方便、便携的设计。小型化、高功率密度的电源设计在消费类AC/DC市场中占据了迫在眉睫的份额，重点是高效可靠的能量转换。本应用说明讨论了如何考虑两个关键点（管理热量和使用集成GaN技术提高开关频率），以创建可靠、功率密集的设计。这些讨论参考了消费者适配器，以提供一个众所周知的背景来讨论这些类型设计的背景和挑战。然而，本应用说明中提供的信息可以应用于任何电源系统，其中高功率密度和效率是设计不可或缺的一部分。

1. 引言

• ‌设计需求‌：
  1. ‌热管理‌：高效能减少功率损失，降低热量产生，以适应小型化设计。
  2. ‌高频开关‌：提高开关频率，减少能量储存需求，从而减小元器件尺寸。
     *附件：使用集成 GaN 技术实现小尺寸 ACDC 适配器应用资料.pdf

2. GaN技术的优势

• ‌低电容与低电荷‌：GaN器件具有更低的栅极电容和栅极电荷，减少开关损失。
• ‌快速开关速度‌：GaN器件的开关速度更快，有助于实现高频操作。
• ‌无体二极管‌：消除了反向恢复损失，提高了效率。

3. 有源钳位反激式（ACF）拓扑结构

• ‌零钳位损失‌：通过有源钳位电路，将泄漏电感能量传递到输出，减少损失。
• ‌ 零电压开关（ZVS） ‌：利用磁化电感和输出电容实现ZVS，减少开关损失，支持高频操作。

4. GaN在ACF中的应用价值

• ‌低输出电容‌：GaN器件的低输出电容有助于实现ZVS，减少RMS电流和传导损失。
• ‌高频高效能‌：GaN与ACF结合，实现高频高效能，满足小型化设计需求。

5. 集成GaN简化ACF设计

• ‌LMG2610集成器件‌：将GaN半桥、栅极驱动器、电平移位器和自举二极管集成在单个封装中，简化了设计。
• ‌电流感应仿真‌：LMG2610提供电流感应仿真功能，进一步减少功率损失。

6. 物理设计与实现

• ‌UCC28782EVM-030‌：65W USB-C PD适配器，实现高功率密度和高效率。
• ‌PMP23146‌：45W服务器辅助电源，采用平面变压器和高频开关，实现极高功率密度。

7. 设计工具

• ‌ACF功率级设计计算器‌：辅助选择主要功率级组件。
• ‌LMG2610 SIMPLIS模型‌：用于初始评估转换器操作。

8. 总结

• 集成GaN技术通过提高效率和支持高频操作，有效减小了ACDC适配器的尺寸。LMG2610和UCC28782的结合为ACF设计提供了简单、高效、成本效益高的解决方案。