第一個趨勢是對多端口適配器的需求。傳統的手機隨附適配器無論功率多大
，都隻提供單個USB端口。一旦不再附送適配器，傳統的“one phone, one adapter（一部手機配一個適配器）”的概念就變得毫無意義，因為客戶開始更喜歡多個 USB 端口設計的適配器。現代消費者在日常生活都會用到大量的電子設備（例如手機、平板電腦和筆記本電腦），無論在家中還是在旅途中，擁有一個可以同時為多個設備供電的適配器，當然是首選的充電方式（見圖 1） 。 

 

圖1: 帶3C1A USB端口的100W適配器

 

第二個趨勢是適配器需要可以適用於超過100W的更高功率水平。由於快充技術的發展，大多數適配器的功率水平也在不斷提高。USB PD協議允許高達20V的充電電壓和5A充電電流。

 

迄今為止，出於量產成本以及單個便攜式設備實際充電要求等考慮
，市場上的大多數產品附送適配器功率仍低於65W。

 

但dan由you於yu為wei多duo個ge設she備bei充chong電dian需xu要yao更geng高gao的de功gong率lv，許xu多duo零ling件jian市shi場chang的de多duo端duan口kou適shi配pei器qi已yi經jing超chao越yue了le傳chuan統tong的de功gong率lv限xian製zhi。而er且qie，因yin為wei可ke以yi為wei更geng多duo設she備bei充chong電dian，更geng高gao的de成cheng本ben也ye變bian得de可ke以yi接jie受shou。因yin此ci
，額e定ding功gong率lv超chao過guo100W的大功率適配器正逐步成為主流產品。

 

對於最高功率65W的(de)適(shi)配(pei)器(qi)，單(dan)級(ji)反(fan)激(ji)拓(tuo)撲(pu)一(yi)直(zhi)以(yi)來(lai)都(dou)是(shi)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)具(ju)有(you)寬(kuan)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)的(de)單(dan)端(duan)口(kou)快(kuai)充(chong)適(shi)配(pei)器(qi)而(er)言(yan)
，反(fan)激(ji)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)的(de) DC/DC 功率級即可適應多種電壓組合。然而，基於上述趨勢，市場需要快充適配器解決方案有所變革。

 

首先，大多數地區對電源都有強製的功率因數規範，當額定功率超過一定水平時，需要在前端進行功率因數校正（PFC）。其次
，反激解決方案很難滿足100W以上應用的效率和功率密度要求。

 

由於多端口適配器要求每個端口都能夠獨立調節輸出電壓，因此每個端口必須有自己的 DC/DC 級。這意味著主電源隻需要提供固定的輸出電壓即可，無需提供可調電壓。這使得兩級PFC + LLC 組合控製器成為更適合多端口大功率適配器的解決方案。LLC 是一種諧振變換器，它可在寬負載範圍內實現零電壓開關 (ZVS)。輸入端為PFC
，輸出端為 DC/DC，LLC 解決方案實現了比反激解決方案更高的效率和功率密度。圖 2 顯示了典型的PFC + LLC 解決方案。 

 

圖2: 采用HR1211實現的典型PFC + LLC控製器解決方案

 

我們以MPS的HR1211為例進行說明。HR1211是一款數字 PFC + LLC combo控製器，可用於大功率多端口PD適配器設計。

 

該PFC + LLC combo控製器是多端口適配器的理想解決方案。HR1211中的混合控製方案允許PFC 級的連續導通模式 (CCM) 和斷續導通模式 (DCM)。在滿載條件下，CCM降低了傳導損耗（尤其是在低壓線路輸入時）和電感尺寸要求。與此同時，LLC 級通過自適應死區時間追蹤技術實現了電流控製模式，保證了ZVS 操作在任何條件下都具有最小死區時間。這最大限度地降低了LLC 變換器的開關和傳導損耗。這些特性對實現高效率和高功率密度至關重要。在具有 3C1A USB 端口的100W PD 適配器中，從 AC 到 LLC 輸出的滿載效率接近95%（參見圖 3）。 

 

圖3: 100W適配器設計中的HR1211滿載效率

 

基於此，我們可以在非常小的尺寸 (76mmx61mmx29mm) 下實現100W大功率適配器
，而且可以輕鬆控製溫升。圖 4顯示了在 20V/5A 的連續滿載工作條件下，該解決方案的最高溫度為 77°C。 

 

圖4: 在連續20V/5A 輸出條件下的熱性能

 

HR1211的專有控製方案還具有卓越的輕載性能。隨著負載的降低
，該解決方案將逐步將PFC 操作從CCM模式改為DCM模式
，並降低開關頻率。在輕載條件下，LLC 控製采用跳頻模式和突發模式來降低 LLC 變換器的等效開關頻率
，從而降低開關損耗。

 

圖 5 顯示了在輸出電壓為20V時，USB Type-C 輸出之一從10%負載到滿載時的效率。PFC + LLC combo可以分別實現88.3%的高壓線路平均效率和89%的低壓線路平均效率，輕鬆滿足全球效率規範。 

 

圖5: USB Type-C輸出效率

 

該解決方案的另一個好處是采用數字化設計

，更具靈活性。它不僅外部電路相當簡單
，而且HR1211芯片具有數字內核和多次可編程（MTP）存儲器，因而具有豐富的可編程性。可以通過基於 UART 的通信接口和圖形用戶界麵 (GUI) 編程各種操作模式裏的關鍵參數
、開關特性、調整率以及轉換閾值。

 

憑借這種靈活的數字化設計
，我們可以根據給定設計輕鬆優化效率、紋波、噪聲和保護等各類性能（參見圖 6）。這一點對快速發展的市場（如大功率快速充電適配器）尤為重要。一旦市場對電源規格、外形規格或性能規範提出新的需求

，PFC + LLC combo控製器都能夠快速做出響應。 

 

圖6: HR1211圖形用戶界麵

 

快充適配器市場不斷發展，超過100W 的大功率適配器以及具有多個USB PD端口的新型適配器需求不斷湧入。HR1211這種數字PFC + LLC 控製器解決方案可以很好地滿足此類需求，其出色的效率
、性能
、功率密度和靈活性將助力適配器市場進入新時代。

 

 

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