Dialog Semiconductors 的新型數字零電壓開關 (ZVS) 芯片組允許以小尺寸開發超過 100 W 的高功率密度電源。

系統效率的熱約束限制了 AC/DC 轉換器，但專有的 ZVS 技術減小了尺寸并提供低 BOM 成本，從而允許使用更小的電源。

《電力電子報》專訪了Dialog半導體AC/DC產品營銷總監Tony Lai。他解釋說，Dialog 的 ZVS 或零電壓開關技術用于顯著降低電源的開關損耗，他補充說：“這種獲得專利的方法可以智能地使 ZVS 控制適應整個電路條件。這可在負載和輸入電壓范圍內實現高效率，尤其是與 Dialog 的自適應多模式控制結合使用時，可幫助設計人員創建尺寸縮小 30% 至 50% 的高功率密度 PSU，”Lai 評論道。

電源 ZVS

Dialog 的 ZVS RapidCharge ^TM解決方案包括 iW9801 初級側控制器和 iW709 次級側 USB PD 協議 IC。該芯片組提供完整、易于使用的高功率密度 AC/DC 充電解決方案、高達 94% 的效率和先進的保護功能，可在小物理充電器尺寸中以安全、涼爽的操作實現大功率充電。iW709 將 USB 供電 (USB PD) 3.0 接口控制器與同步整流器 (SR) 控制器和 USB Type-C 斷開 NFET 驅動器集成到一個設備中。

“iW9801 憑借其創新的 ZVS 技術采用高達 200kHz 的更高開關頻率，因此 PSU 設計人員可以使用更小的變壓器和更小的無源元件，從而減小充電器的尺寸、重量和成本。盡管傳統設計中較高的開關頻率會導致較高的初級 FET 開關損耗，但我們的 ZVS 技術在多模式控制 (MMC) 下運行，主開關 ZVS 在高線電壓下導通，以實現低開關損耗和低 EMI，”賴說.

iW709 二次側 IC 中的二次側數字補償環路可確保穩定性，無需額外的補償元件，而二次側 IC 上的集成同步整流器控制器進一步減少了整體元件數量和成本。這減小了 PSU 設備的外形尺寸。?

圖 1：用于 USB PD 充電器的完整 ZVS 2 芯片解決方案（來源：Dialog）

“我們的 ZVS 芯片組中的次級側 IC 使用內置數字補償回路進行輸出電壓和電流調節，以確保穩定性，”賴評論道。“輸出電壓和電流由一個 10 位 ADC 采樣，并發送到數字補償器進行管理。這消除了對外部補償電阻器和電容器的需要，簡化了 PSU 設計，縮短了開發周期，并有助于進一步降低 BOM 尺寸和成本。”

Dialog 的自適應多模式控制 (MMC) 使用 PWM、PFM 和突發模式控制，根據輸入電壓和限流檢測電壓動態改變 MOSFET 開關頻率，從而實現高達 94% 的高整體效率，比典型操作高 88% 以上范圍。?

Tony Lai 強調，Dialog 的 ZVS 技術可在高交流輸入電平（例如 230Vac）下提供高效率，這是使用傳統反激式 PSU 難以實現的。“在空載時，我們的 ZVS 解決方案的功耗可低于 20mW，是一種非常環保的解決方案。”

PSU 設計的主要挑戰之一是 PSU 中可能產生的可聽噪聲，尤其是在輕負載時。“除了效率優勢之外，ZVS 技術還通過將開關頻率保持在可聽頻段（10Hz 至 20kHz）以上，從而在較輕負載下防止可聽噪聲，”Lai 說。

該芯片組為過壓 (OVP)、過流 (OCP)、用戶可配置的過熱、擊穿、短路 VSENSE/ISENSE 掉電/掉電、短路和額外的 OCP 提供強大的保護和初級側的 OVP。Dialog 的 ZVS 芯片組支持大多數快速充電協議，包括帶有可編程電源 (PPS) 的 USB PD 3.0 和其他第三方專有協議。?

審核編輯：劉清