2022年8月16日，2022（夏季）亚洲充电展在深圳成功举办，展会同期还举办了2022（夏季）USB PD&Type-C亚洲大会，并邀请了17位行业大咖现场与大家探讨USB PD&Type-C的应用与未来发展，为大家分享最新的第三代半导体技术以及高效率快充电源解决方案。
英飞凌大中华区电源与传感系统事业部 技术支持总监 钱家法发表了《基于PFC HFB Combo控制器 XDPS2221的USB-PD3.1方案》为主题的演讲，英飞凌是USB PD3.1协议的制定者，可以提供快充半导体器件的一站式供应，满足不同功率的快充充电器设计，具有氮化镓，氮化镓集成芯片和CoolMOS在内的多种开关器件，以及对应的控制器等产品。HFB为Hybrid FlyBack混合反激的缩写。英飞凌本次的介绍分为四个部分，首先分享的是英飞凌全球首发的分立HFB软开关控制器XPDS2201的方案，为单独的HFB控制器。HFB是混合反激软开关拓扑，相当于隔离Buck结构，在Buck降压的基础上做了隔离。通过使用两个开关管组成半桥，与变压器电感和电容串联。在上管Q1导通时，变压器磁化储能，并为电容充电，Q1关断，Q2导通时，退磁反激，电容上的能量通过变压器传递到次级侧。英飞凌的HFB拓扑支持宽输入电压和宽输出电压，可以满足大功率的PD应用需求，并容易实现主开关管的零电压开通和输出整流零电流关断，降低开关损耗带来的发热。相比传统反激，相同的开关频率下，磁通密度明显减小，铁损也减小，开关频率也得到降低，可以使用更小的变压器，减小充电器的体积。英飞凌展出了一款使用PFC+HFB+MOSFET的HFB 100W PD适配器的参考设计，支持90~264Vac宽电压输入，支持5-20V输出，峰值转换效率达到94.4%。参考设计尺寸为60*40*18mm，功率密度达到2.31W/cm³，主变压器采用EQ25磁芯。这款参考设计采用PFC和HFB控制器分立的设计，使用MOSFET，电路简洁。下一款参考设计是一款240W的HFB拓扑参考设计，为320-400Vdc供电，支持24V10A输出，峰值转换效率达到97.6%，峰值输出功率为350W。参考设计尺寸为70*41*21mm，功率密度达到4W/cm³，变压器采用RM10磁芯。安克最新推出的USB PD3.1 140W氮化镓充电器就内置了英飞凌XDPS2201控制器，支持90~264Vac宽电压输入，支持28V5A输出，峰值转换效率达到95%。充电器尺寸为67.5*57.5*31mm，功率密度达到1.16W/cm³。英飞凌推出的HFB拓扑可以满足USB PD3.1的EPR大功率应用，其中蓝色的器件均来自英飞凌，可以一站式完成快充方案。第二部分是英飞凌新一代PFC+HFB Combo软开关控制器XDPS2221的介绍，将PFC控制器与XDPS2201控制器相结合，打造更加简洁高效紧凑的电源设计。XDPS2221将PFC控制器和HFB控制器封装在一起，在节省占板面积的同时，带来了显著的性能提升。英飞凌XDPS2221内部集成了三个栅极驱动器，用于PFC驱动和半桥开关管驱动。芯片内部集成无磁芯变压器驱动，具有高耐压和强大的抗干扰能力，显著提升产品的可靠性。同时驱动电流和电流斜率均可调节，方便优化EMI特性。英飞凌XDPS2221可以灵活的搭配MOSFET和GaN使用，芯片内置高压驱动器，电路非常简洁，有效减少零件数量并降低成本。相比直接驱动MOSFET来说，只需增添驱动电路的钳位电路，即可直接使用GaN器件。英飞凌还推出了CCG3PA系列USB-C PD控制器CYPD3175，支持EPR应用，外围电路非常简洁。芯片内置ARM M0内核，可针对特定规格进行参数配置，内部集成模拟模块，满足快速精准的保护功能以及驱动功能。第三部分是英飞凌高可靠性分立CoolGaN和集成驱动的CoolGaN IPS集成功率级介绍，是英飞凌的GaN产品，满足高性能和高可靠性的要求。英飞凌适用于PFC应用的高压CoolGaN分立单管介绍，其中标注为黄色的DFN8*8和ThinPaK5*6封装的600V耐压器件，适用于适配器和PD快充的PFC电路应用。接下来是英飞凌集成驱动的CoolGaN器件，分为半桥和单管两种。器件内部集成无磁芯隔离驱动器，提升器件的安全性和可靠性。支持3.3V的数字PWM输入电平，具有抗尖峰脉冲滤波器，并可通过栅极电阻控制dv/dt，高集成的设计简化大功率应用。英飞凌提供多种不同规格集成驱动的CoolGaN器件选择，满足不同功率的应用。英飞凌集成驱动器的CoolGaN器件，可以通过驱动器和GaN之间外置的阻容元件调节GaN的开关速度，具有分立单管应用的灵活优势，使用更加方便。最后一部分是英飞凌的高压CoolMOS产品和中低压OptiMOS产品介绍，两种MOS管在PD快充以及相关的大功率产品中应用也是非常广泛的。PFD7系列是英飞凌的第七代CoolMOS，显著减小了输出电容的滞回损耗，提升软开关应用的系统效率，在栅极集成ESD保护器件，提升器件的可靠性，具有更低的驱动损耗，可以提升轻载效率，体二极管的Qrr降低，更加适合半桥应用。提供TO220FP，TO252，SOT-223和ThinPAK封装。OptiMOS PD系列是专为充电器和适配器开发的低压MOS产品，主要为PQFN3.3*3.3封装和PQFN5*6封装，新增添IS开头产品，性价比提升，价格和交期更有灵活性，同时支持逻辑电平驱动，兼容同步整流，大功率移动电源应用，具有很低的导通电阻。英飞凌还新推出了PQFN2*2封装的VBUS开关管，属于OptiMOS5系列，非常适合高密度应用。支持25和30V耐压，并具有极低的导通电阻。英飞凌在分享的结尾，还预告了一款140W的USB PD3.1混合反激电源参考设计，采用XDPS2221主控芯片，支持90~264Vac宽电压输入，支持5V3A-28V5A输出，目标转换效率达到95%，满足六级能效。参考设计尺寸为110*38*23.5mm，功率密度达到1.43W/cm³，采用三颗IGLD60R190D1 CoolGaN器件。英飞凌在演讲中提供了《XDP Hybrid-flyback Controller XPDS2201规格书》，《英飞凌USB-C充电器和适配器应用手册》，《英飞凌为USB-C PD充电器提供的建议和解决方案白皮书 》三个文档下载，有助于了解英飞凌USB-C PD充电器的产品线布局。在本次亚洲充电展上，英飞凌分享了有关USB PD3.1的产品线布局，新推出的XPDS2221 PFC+HFB二合一控制器，进一步简化了充电器的设计，并提升了整体能效水平，助力打造更具竞争力的快充产品，满足即将爆发的USB PD3.1快充需求。英飞凌的CoolGaN系列产品线具有单管和集成驱动器的单管和半桥器件，均具有出色的性能和可靠性，在集成驱动器的产品中，应用了无磁芯隔离驱动器，抗干扰能力更强。最后还介绍了英飞凌的PFD7系列和OptiMOS系列产品。英飞凌可实现控制器，功率器件以及协议芯片等全套元器件的一站式供应，满足完整的高性能快充应用。
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