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作者：南芯科技 快充技術的發展不斷突破著功率極限。隨著功率增大，芯片的溫升效應隨之顯著，熱損耗加劇，影響系統整體的能量轉化效率，過熱的芯片還可能帶來安全性和使用壽命等方面的隱患。作為目前主流快充系統的核心器件，反激變換器的效率與整機溫升和散熱成本密不可分，如何進一步提升它的效率始終是電源設計工程師最關心的問題之一。 傳統軟開關拓撲：借助外圍電路實現 開關損耗是反激變換器的主要損耗來源之一，由開通和關斷過程中的電流和電壓交疊引起。為提高系統效率，降低溫度，實現軟開關成為減少系統開關損耗的重要手段。在開關電源中，有多種拓撲均可實現軟開關，如有源鉗位 (ACF)、非對稱半橋 (AHB)、諧振 (LLC) 等電路。 如下圖所示，從電路結構上看，ACF 需要增加一顆高壓開關管和高側驅動，AHB 除高壓開關管和驅動外還需增加諧振電容，均會大幅提升系統成本。應用在中小功率場景的 LLC 多采用半橋結構，初級有兩顆開關管且需增加諧振電容，次級為全波整流方式，需要兩顆同步整流的 MOS，外圍功率器件數量多，控制部分及外圍 BOM 成本高，且調壓范圍受限，不適合寬輸入或寬輸出應用。 
可實現軟開關功能的常見電路拓撲 次級控制軟開關技術，讓系統性能更高效 在深入了解常見軟開關電路痛點的基礎上，南芯科技突破性的 POWERQUARK® 系列產品通過次級同步整流 (SR) 控制實現初級側軟開關。對比其它傳統反激電路，該方案無需增加任何器件，即可實現初級開關管的零電壓開通。
POWERQUARK 電路拓撲 POWERQUARK 系列產品通過同步整流管為反激變壓器提供負向勵磁電流。此負向勵磁電流在同步整流關閉后抽取初級功率管寄生電容能量，使得初級功率管上電壓接近于零，從而實現初級開關管零電壓開通。通過這一技術，POWERQUARK 系統可極大降低開關損耗，提升整個充電過程的效率及用戶體驗。我們的參考設計在 230V/65W 條件下可實現 95% 以上的效率。
POWERQUARK 參考設計 系統EMI性能提升，讓研發過程更高效 更低的系統電磁干擾是 POWERQUARK 次級控制軟開關技術的另一大優勢。反激變換器工作過程中，電壓變化率 (dv/dt) 和電流變化率 (di/dt) 高，產生嚴重的電磁干擾，工程師需花費較多時間和較長的驗證周期來優化系統 EMI 性能，開發成本也隨之增加。POWERQUARK 支持初級高壓功率管軟開關，極大減小了開關節點的 dv/dt，有效降低電磁干擾，提高研發效率。同時軟開關也大幅度降低了次級同步整流功率管的電壓尖峰，進一步提高系統的可靠性。
POWERQUARK 次級功率管尖峰收益 此外，當系統采用次級控制方式時，同步整流控制部分在諧振段也不會出現誤發波的風險。在這種系統設計下，VCC 二極管可以選擇慢管，進一步利好系統整體 EMI。 總結 南芯科技從未停止對效率的極致追求。通過軟開關技術上的創新，POWERQUARK 進一步提升了快充系統的效率，優化了 EMI 性能，幫助客戶高效開發新產品，為終端用戶帶去尺寸更小、系統溫升更平穩等切實的體驗優化，引領快充新世代。 |
