分享一款使用基于PowiGaN的InnoSwitch 4 CZ、ClampZero和HiperPFS-5实现的
180 W高功率密度电池充电器
关键组件介绍
InnoSwitch 4 CZ有源箝位反激式开关IC (INN4177C-H189)
这款IC结合了有源箝位技术和反激式拓扑结构，实现了高效能和低EMI。它内部集成了PowiGaN开关管，提供了快速的动态响应和低导通损耗。
箝位零有源箝位IC (CPZ1076M)
该IC用于实现有源箝位功能，进一步减少开关管上的电压应力，并允许软开关操作，从而提高效率和可靠性。
HiperPFS-5功率因数校正IC (PFS5177F)
这款IC用于实现功率因数校正（PFC），确保充电器在输入电网中的谐波失真符合标准要求，同时提高电源效率。
设计特点
输入范围：兼容90 V至265 V的交流电压，适用于全球多数地区的电网标准。输出规格：提供20 V/9 A的稳定输出，满足电池充电需求。高效率：在230 VAC满载输入下，效率高达95%，显著降低了能耗。低空载输入：在230 VAC空载条件下，输入功率仅为100 mW，符合节能标准。准谐振DCM控制：采用准谐振控制模式，结合DCM（直流无刷电机）工作方式，优化了开关管的导通和关断过程，减少了开关损耗和电磁干扰。符合CISPR22/EN55022 B类传导电磁干扰标准：通过精心设计的电路布局和滤波措施，确保充电器在正常工作状态下产生的电磁干扰符合国际电磁兼容性标准。
应用领域
该180 W高功率密度电池充电器设计适用于多种应用场景，包括但不限于：
便携式电子设备（如笔记本电脑、平板电脑）的快速充电。电动工具、户外照明设备的充电和供电。家用电器、智能家居产品的电源适配器。
电路解析
输入保护：
输入保险丝F1用于隔离电路并防止部件故障。金属氧化物压敏电阻RV1在线路浪涌事件中保护电源输入电压。
电磁干扰（EMI）滤波：
共模扼流圈L1和L2，差模扼流圈L3与电容器C1、C2和C5共同提供共模和差模噪声滤波。
桥式整流器：
桥式整流器BR1将交流电整流为全波整流直流电压。
X电容器放电功能：
IC U1包含X电容器放电功能，与电阻器R1和R2一起工作，以在电源断开时释放电容器C1和C2中存储的能量。
PFC升压转换器：
HiperPFS-5 PFS5177F PFC升压转换器采用准谐振DCM PFC控制器，具有低功耗和高压自启动功能。该转换器消除了对外部电流感测电阻器的需求，并使用创新控制技术调整开关频率。
PFC功率级：
包括升压电感器T2、升压二极管D3、旁路二极管D1、大容量电容器C4和HiperPFS-5 U1。电容器C13用于改善EMI结果。
谷感测（VS）引脚：
连接到电感器T2上的辅助绕组和外部电阻器R4，用于精细调整谷值切换的定时。
电压监测器（V）引脚：
连接到整流高压直流轨道的高阻抗电阻分压器，通过陶瓷电容器C10绕过开关噪声。
反馈（FB）引脚：
连接到主电压调节反馈电阻器网络，确保PFC的标称输出电压为394 V。
偏置电源（VCC）引脚：
为IC供电，并为InnoSwitch CZ和ClampZero供电。
InnoSwitch 4 CZ IC初级：
变压器T1初级的两端分别连接到整流直流母线和InnoSwitch 4 CZ内的PowiGaN开关的漏极端子。初级箝位电容器C16限制内部PowiGaN开关的峰值漏极电压。
InnoSwitch 4 CZ IC次级：
提供输出电压和电流感测，并驱动同步整流的SR FET。通过监测电阻器R30、R31和R32两端的电压降来感测输出电流。
