AC/DC 解決方案如何實現空間受限應用的效率提升

MPS 的 AC/DC 電源產品利用先進的技術來提升性能并實現節能，以此來滿足對環保解決方案日益嚴苛的要求。

本系列文章分上、下兩篇討論引領潮流的 AC/DC 解決方案。第一部分 第一部分 第一部分介紹了無碳時代以及設計人員在使用傳統電源解決方案時面臨的問題；本文為下篇，將討論高效率AC/DC 解決方案如何實現空間受限應用的效率提升。

MPS 提供全系列的集成電源解決方案，例如具有 1W 輸出的低壓差 (LDO)、非隔離式降壓解決方案，以及具有 10W 輸出的非隔離式降壓解決方案。MPS還提供集成功率晶體管和控制器以實現低功耗隔離式反激解決方案，以及適用于 PFC + LLC 架構的獨立 PFC 控制器和LLC 控制器，以實現75W 輸出以上的大功率 LLC 解決方案。MPS 應用的一些具體方法如下所述。

引入新拓撲

采用有源鉗位反激和零電壓開關 (ZVS) 的 PFC + LLC 混合拓撲可以有效提高效率。這種拓撲有助于降低啟動損耗并回收漏感，效率可提升至 93%。

全集成設計

傳統的非隔離式 AC/DC 解決方案通常需要多個芯片和多個外部元器件（例如原邊控制器、副邊控制器、光隔離器等），從而導致較大的電路板面積和較高的BOM 成本。MPS 的緊湊型解決方案則高度集成，能夠在單個芯片上集成原邊和同步控制器。集成方案簡化了設計，縮小了PCB面積，而且比傳統解決方案性價比更高。

適配高頻芯片

硅器件因其低開關頻率與效率已不能適應新一代的功率器件要求。但氮化鉀（GaN）等新型半導體材料的出現則有效地提高了開關頻率與效率，使高頻設計能夠滿足現代功率器件的要求。

數字產品

傳統的模擬控制器已經難以跟上不斷變化的需求，與之相比，數字電源芯片則憑借高度靈活性而提供了戰略優勢。MPS 的產品即采用數字內核而具備豐富的可配置特性。

MPX2002 集成解決方案

MPX2002是一款全集成反激式控制器，它將原邊和副邊控制器集成到一個芯片中。這種創新的設計極大地簡化了外圍電路設計，可以實現快充電源的小尺寸解決方案。

圖 1 顯示了MPX2002的典型應用電路，它集成了原邊驅動電路、副邊控制器、同步整流 (SR) 驅動器以及安全合規反饋功能。

圖 1：MPX2002 典型應用電路

MPX2002可在重載條件下以連續導通模式 (CCM) 運行，并在負載降低時切換至準諧振 (QR)操作。如果負載進一步降低，MPX2002將在跳頻 (PFM) 模式下運行。當器件進入突發模式時，開關頻率將固定為 20kHz 以降低音頻噪聲。MPX2002憑借此特性實現了全負載范圍內的高效率，同時還具有出色的電磁干擾 (EMI) 性能。

傳統解決方案通常需要四個芯片（反激控制器、光耦合器、電壓基準和同步整流控制器），而 MPX2002則是集成了原邊和 SR 控制器的單芯片解決方案。這種簡化的設計提高了效率，減少了電路板面積，降低了待機功耗，同時增強了可靠性。而且，MPX2002無需光耦反饋電路，因此無需考慮如何防止光耦合器在高可靠性環境中的老化問題。MPX2002可在 CCM模式下輕松實現高精度的 SR 控制。

圖 2 對MPX2002解決方案與傳統解決方案進行了比較。

圖 2：MPX2002 與傳統解決方案的比較

MPX2002與 HR1211 的集成解決方案

HR1211是一款集成了多模式 PFC 和電流模式 LLC的組合控制器。它提供的高壓 (HV) 電流源可充當一個經過安全認證的 X 電容放電器和一個結合了 PFC 和 LLC 的 HV 驅動電路。因此，HR1211的外圍電路極簡。圖 3 顯示了HR1211 的典型應用電路。

圖 3：HR1211 典型應用電路

HR1211的數字控制內核與其多次可編程 (MTP) 存儲器相結合，為整個解決方案提供了出色的靈活性。其UART接口能夠完成多項工作，如下所述：

實現 PFC 和 LLC 兩級電路之間的合作

實現不同控制模式之間的切換

設置關鍵工作點的開關頻率

設置保護功能的閾值、時間和恢復方法

而且，UART 接口通信是通過專用的圖形用戶界面 (GUI) 完成的。

圖 4 展示了采用HR1211實現的電源設計如何靈活適應不同應用與設計的性能要求，例如用于電動自行車的離線式 600W 電池充電器。

圖 4：HR1211 應用場景示例

結論

通過多年的積累，MPS已能夠在AC/DC 領域提供全面的產品組合，包括MPX2002和HR1211等廣泛應用的電源解決方案。隨著開關電源的需求越來越復雜，MPS 也將以更加高效和更加先進的產品來滿足消費者的需求。

審核編輯：彭菁