安森美半導體模擬方案部交流-直流電源管理高級市場推廣經理蔣家亮_
細細回想就會發現，我們跟數字世界的聯系，大多數時候是依靠電池供電的，出行、旅游時就更加無法離開電池。但對大多數隨身數字設備來說，鋰電池的能量密度有限，能夠提供的能源供給也就在24小時左右，為了避免突然失去與數字世界的聯系，人們需要隨時隨地為設備進行充電，很多商家發現了吸引顧客新方法，餐廳、商場、還有很多交通工具都提供了插座。在機場休息大廳，如果不是坐滿的情況下，電源插座附近的人總是最多。
除了方便找到插座，人們還希望，可以不用帶各種各樣的電源適配器，只帶一個，還要實現快速充電，比如30分鐘給手機充滿80%的電量，擁有快速充電QC3.0這種功能，成為很多智能手機的加分項。哦，這個適配器還要盡量輕便。
現在，USB-C（USB Type-C）接口已經顯現一統江湖的趨勢，而與之一起配備的USB PD(Power Delivery)傳輸協議，正將各種充電需求統一起來。可以讓一個適配器適應各種各樣設備，不同電壓，不同負載的充電需求。這比過去的電源適配器復雜多了！
難題留給了電源適配器的設計人員。
手機充電器的演進
“過去看到的USB第一代、第二代、第三代或者以前有micro USB，插頭比較小，不能正反插。也看到過快充架構，快充1.0、2.0、3.0，功率有限，還不到20瓦。快充4.0最多也30瓦，仍然是較小功率范圍。如果電源適配器具有USB Power Delivery(PD，供電)這種能力，就可以覆蓋到100瓦功率范圍，也就是一個Type-C的接口可以充100瓦的能力。我們可以用同樣USB Type-C接口的充電器充筆記本，也可以充手機，它的彈性非常大，非常廣。這也是為什么安森美半導體會在這個領域發展一些新的電源方案，來配合USB PD的架構。” 安森美半導體模擬方案部交流-直流電源管理高級市場推廣經理蔣家亮說
電源適配正在進行改朝換代，有源鉗位反激式結構是目前新一代電源適配器的技術發展方向，可以進一步縮小電源適配器的體積，提供穩定、高效、具有優質EMI表現的電源產品，如果與新材料技術，如GaN結合，還可以讓電源適配器效率更高，體積更小。
“有源鉗位在市場上已經有很長的歷史了，反激架構則比較新。”
有緣鉗位反激式拓撲結構(Active-Clamp Flyback，縮寫為ACF)，具有自適應ZVS（Zero Voltage Switch零電壓開關），自適應死區時間，可配置ACF/DCM轉換，可顯著增加電源的功率密度，輕松實現USB PD的100W功率傳輸需求。
2018年3月，安森美半導體推出全新的高密度電源適配器方案，用于需要兼容USB供電（USB PD）或高通Quick Charge™規格的筆記本電腦、平板電腦和其他便攜式設備。這一包含多項正待批專利的方案，包括有源鉗位反激（ACF）控制器NCP1568和一個相應的高速半橋驅動器NCP51530。該方案是一個65 W 符合USB-PD的適配器，具有30 W/in^3的功率密度，以94.5%的峰值能效工作。這一方案的器件已于2018年第二季度量產。
通過包含高壓啟動，一個基于NCP1568的方案只需少量外部元件，降低待機能耗。此外，工作的高頻率使無源元件尺寸得以縮減，大幅提高功率密度。它能夠無縫過渡到非連續導電模式（DCM），進一步提高輕載條件下的能效，使待機功率水平低于30毫瓦（mW）。這也使電源設計人員能通過全球能效監管標準。自適應ZVS頻率調制提供可變輸出電壓，優化USB-PD和快速充電的實施。
NCP1568 –自適應有源鉗位反激控制器 NCP51530 –700V 半橋驅動器
目前市場上電源適配器的功率密度大約在10W/ in^3左右，而安森美的方案可以將功率密度提升至30W/ in^3，變壓體積只有原先方案的1/3。最終產品的體積和重量也有較大差異，而且無需使用昂貴的新材料就可以實現。
65W電源適配：新方案與傳統結構的對比
“氮化鎵（GaN）相對來說比較貴，所以在高密度的部分，如果能夠用到普通的超結MOSFET，也能做到高密度，那這就是首選的方案。同樣的，在那些不同的負載，基本上會達到90%或者94%的能效，在平均能效或者10%輕載的時候，也是目前能夠達到的能效指標。”
此外，NCP1568靜音跳躍功能消除工作時的可聞噪聲，滿足安靜室內環境的工作需求。NCP51530A/B是700伏（V）高頻率、高端與低端驅動器，可直接驅動高性能電源應用中的兩個N溝道功率MOSFET。其快速的動態響應，30納秒（ns）的傳播延遲，5 ns的傳播延遲匹配確保在高頻應用中的效率表現。
目前三大筆記本電腦廠商每年出貨量達到1.5億臺，使用USB-C接口的產品2017年大約占總出貨量的20%，2018年預計達到30%，明年這是50%，也就是2019年，市場新增7500萬使用USB-C接口的臺筆記本。
“其中10%，也就是750萬臺將會使用高密度電源。目前適配器功率在45瓦左右，但60瓦電源適配器覆蓋范圍更廣，很快會成為主流，市場潛力巨大。”
幾乎在安森美發布新解決方案的同期，德州儀器也發布了同類結構，UCC28780 1MHz有源鉗位反激式控制器。
安森美最新方案65W電源適配器 售價約500元
圖為采用安森美方案的65W電源適配器，長度不到10厘米，體積大約是2個iphone5電源的大小，目前售價略貴，約合人民幣500元。
透過USB PD規格的USB-C接口，一個輕便高效的電源適配器取代各式各樣傳統電源適配器的時代很快就要到來，或許比我們想象的更快。
