快充技術(shù)的發(fā)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(tǒng)整體的能量轉(zhuǎn)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(tǒng)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(guān)心的問題之一。

傳統(tǒng)軟開關(guān)拓撲：借助外圍電路實現(xiàn)

開關(guān)損耗是反激變換器的主要損耗來源之一，由開通和關(guān)斷過程中的電流和電壓交疊引起。為提高系統(tǒng)效率，降低溫度，實現(xiàn)軟開關(guān)成為減少系統(tǒng)開關(guān)損耗的重要手段。在開關(guān)電源中，有多種拓撲均可實現(xiàn)軟開關(guān)，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(jié)構(gòu)上看，ACF需要增加一顆高壓開關(guān)管和高側(cè)驅(qū)動，AHB除高壓開關(guān)管和驅(qū)動外還需增加諧振電容，均會大幅提升系統(tǒng)成本。應用在中小功率場景的LLC多采用半橋結(jié)構(gòu)，初級有兩顆開關(guān)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(shù)量多，控制部分及外圍BOM成本高，且調(diào)壓范圍受限，不適合寬輸入或?qū)捿敵鰬谩?/span>

可實現(xiàn)軟開關(guān)功能的常見電路拓撲

次級控制軟開關(guān)技術(shù)，讓系統(tǒng)性能更高效

在深入了解常見軟開關(guān)電路痛點的基礎上，南芯科技突破性的POWERQUARK^®系列產(chǎn)品通過次級同步整流（SR）控制實現(xiàn)初級側(cè)軟開關(guān)。對比其它傳統(tǒng)反激電路，該方案無需增加任何器件，即可實現(xiàn)初級開關(guān)管的零電壓開通。

POWERQUARK電路拓撲

POWERQUARK系列產(chǎn)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(guān)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(xiàn)初級開關(guān)管零電壓開通。通過這一技術(shù)，POWERQUARK系統(tǒng)可極大降低開關(guān)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(xiàn)95%以上的效率。

POWERQUARK參考設計

系統(tǒng)EMI性能提升，讓研發(fā)過程更高效

更低的系統(tǒng)電磁干擾是POWERQUARK次級控制軟開關(guān)技術(shù)的另一大優(yōu)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(chǎn)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(yōu)化系統(tǒng)EMI性能，開發(fā)成本也隨之增加。POWERQUARK支持初級高壓功率管軟開關(guān)，極大減小了開關(guān)節(jié)點的dv/dt，有效降低電磁干擾，提高研發(fā)效率。同時軟開關(guān)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(tǒng)的可靠性。

POWERQUARK次級功率管尖峰收益

此外，當系統(tǒng)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(xiàn)誤發(fā)波的風險。在這種系統(tǒng)設計下，VCC二極管可以選擇慢管，進一步利好系統(tǒng)整體EMI。

總結(jié)

南芯科技從未停止對效率的極致追求。通過軟開關(guān)技術(shù)上的創(chuàng)新，POWERQUARK進一步提升了快充系統(tǒng)的效率，優(yōu)化了EMI性能，幫助客戶高效開發(fā)新產(chǎn)品，為終端用戶帶去尺寸更小、系統(tǒng)溫升更平穩(wěn)等切實的體驗優(yōu)化，引領快充新世代。

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關(guān)于南芯科技

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