前言
在AC-DC电源中,随着电源功率的增大,整流桥二级管导通损耗成为制约系统效率的一项重要因素。而有源桥(Active Bridge)是一种技术较为领先的电力电子转换器,它通过使用全控型有源器件(如晶体管或MOSFET)替换传统整流桥中的二极管,显著降低了整流过程中的导通损耗,从而提升了整个电源系统的效率。
有源桥转换器的核心优势在于其双向功率流动能力和电气隔离特性,这使得它在高功率密度电源设计中能够实现能量的双向传输,非常适合于需要能量回馈或电压和电流方向可逆的应用场景。此外,有源桥转换器还可通过软开关技术,如零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),减少了开关损耗,进一步提高了电源转换效率。
Active bridge
充电头网汇总了三家半导体企业推出的多款有源桥转换器芯片,并汇总成下表所示。
以下排名不分先后,按企业英文首字母排序。
AOS 万国
AOS AlphaZBL
AlphaZBL系列产品是AOS万国(以下简称:AOS)专为需要高效率的AC/DC电源供应器设计的有源式桥式整流器系列。这些整流器适用于包括适配器、个人电脑、一体化服务器、服务器、电信设备等。通过使用领先的同步整流器技术,AlphaZBL能够在AC/DC系统中实现自供电,同时保持超低的静态电流,从而显著减少功耗和热量产生。
AlphaZBL系列产品通过用HV MOSFET取代桥式整流器中的二极管,有效提高了整个电源系统的效率,减少功率损耗,同时该系列产品具有非常低的外部部件数量,可大大简化电源设计,缩短工程开发时间。由于降低了功耗,AlphaZBL有助于降低整流器部分的热产生,改善热管理。而且得益于其自供电的特性,减少了外部电源需求,有效增加了系统的灵活性。
AOS目前提供了不同型号的AlphaZBL产品,包括独立控制器AOZ7200CI和AOZ7203AV,以及集成MOSFET管的AOZ7270DI和AOZ7271DV,可以适应不同设计需求和封装偏好,每个型号都有其独特的特性和封装选项,设计者可以根据具体的应用需求进行选择。
首发的两款产品分别为采用SOT-23封装的独立控制器AOZ7200CI以及采用DFN5x7封装的AOZ7270DI,集成600V/190mΩ MOSFET的控制器。其中,AOZ7200CI与AOS的超结MOSFET系列配对可提供最大的灵活性,以权衡性能和成本。AOZ7270DI利用AOS在新颖的IC设计、超结MOSFET技术和在封装上的创新来减少组件数量和工程开发时间。两款产品均由侦测交流电源实现自我供电,无需增加外部电路即可自行提供产生工作电压。而自我供电方案是从交流线路中汲取最小的电流,使其在轻载模式或待机模式下的效率表现非常高效。
AOZ7200CI
AOZ7200CI 是一款零桥损耗 AlphaZBL 控制器,用于控制外部 N-MOSFET,以在AC/DC二极管桥式整流应用中替代二极管,以减少功率损耗和热量散发。这款控制器支持90V至264V的输入电压,内置耐压600V MOS管,支持最大280W的输出功率。
AOZ7200CI 可以用于 AC/DC 转换器,特别是在高电压桥式整流器应用中,能够替代高压桥式整流器中的功率二极管,通过减少正向传导损耗和反向恢复损耗来提升整个系统的效率。
AOZ7200CI 由侦测交流电源实现自我供电,无需增加外部电路即可自行提供产生工作电压。具有1mV的低反向阈值,有助于减少能量损耗。静态电流仅有5μA,有助于降低空载功耗,同时空载损耗在264V电压工作条件下小于150mW。
AOZ7200CI采用SOT23-5 封装,设计简洁,外部部件数量少,有助于简化应用并提高可靠性。
AOZ7203AV
AOZ7203AV 是一种零桥损耗 AlphaZBL 控制器,用于控制两个外部 N-MOSFET,以在AC/DC二极管桥式整流应用中替代两个低侧二极管。AOZ7203AV 可以帮助电源减少功耗和热量散发,并可以更容易地达到钛级效率,缩短工程开发时间。
AOZ7203AV 从交流电源线自行供电,无需额外的电压供应,内部集成X电容放电功能,采用SO-8封装,采用1x2驱动设计,设计简洁,外部部件数量少,非常适用于高端适配器、台式机、游戏机、服务器和电信电源供应器等领域。
AOZ7271DV
AOZ7271DV是一款零桥损耗 AlphaZBL 控制器,用于控制外部 N-MOSFET,以在AC/DC二极管桥式整流应用中替代二极管。AOZ7271DV可以帮助电源减少功耗和热量散发,缩短工程开发时间。
AOZ7271DV内置125mΩ/600V N-MOSFET,反向阈值仅有0.8mV,静态电流仅有5μA,从交流电源线自行供电,无需额外的电压供应,并且提供8mm×8mm的DFN-4L封装。
AOZ7270DI
AOZ7270DI是由一款高效集成MOSFET的有源桥式整流器,属于其AlphaZBL产品系列。这款芯片内部集成了190mΩ/600V N-MOSFET,用以替换传统的高电压桥式整流器中的功率二极管,从而显著提升电源系统的效率。
AOZ7270D采用自供电设计减少了对外部电源的依赖,低至1mV的反向阈值和5uA的低静态电流有助于在降低功耗的同时保持效率高效。此外,该芯片采用热增强型设计,外部部件需求少,大大简化了设计流程,还降低了整体成本,并提高了系统的可靠性。
AOZ7270DI内置的主动防直通功能进一步提高了应用的安全性。采用DFN5x7封装,适用于多种AC/DC电源应用,如充电器、笔记本电脑适配器、PC电源、服务器电源和电信电源等,能够助力设计师打造符合EPA Energy Star 7.0、FEMP和EuP等能效标准的产品。
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NXP恩智浦
TEA2206T
恩智浦TEA2206T是一款有源桥式整流器控制器,适用于采用MOSFET代替传统二极管桥中的两个低边二极管。通过把TEA2206T与低导阻高压外置MOSFET配合使用,典型的整流二极管正向传导损耗降低了50%,可显著提高功率转换器的效率,在90V电压条件下,效率可以提高约0.7%左右。
TEA2206T采用SO8封装,简化了电源生产。芯片直接驱动两颗整流MOS管,显著减少外围器件数量。同时芯片内部还集成了X电容放电功能,能够实现更精简的外围和更低的功耗。
这颗芯片适用于开关电源应用,可用于电视机,台式机,笔记本电脑适配器等应用,降低发热并提高效率。
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TEA2209T
NXP恩智浦推出了一款全桥四管的主动整流控制器TEA2209T,内置高压驱动器,无需外置驱动器,能够根据交流电压输入极性,自动切换对角的MOS管导通或关闭,实现超低损耗的主动整流。目前该器件已经被聚能创芯240W氮化镓快充电源采用。
TEA2209T采用SO16封装,简化了电源生产。芯片内部集成了高压驱动器,可直接驱动四颗整流MOS管,显著减少外围器件数量。同时芯片内部还集成了X电容放电功能,能够实现更精简的外围和更低的功耗。
TEA2209T支持禁用功能,关闭驱动器输出并使用MOS管内置的体二极管整流,能够有效降低电源的待机功耗。禁用功能支持与PFC控制器或MCU联动,以实现最大限度的降低待机功耗。这颗芯片适用于开关电源应用,可用于电视机,台式机,笔记本电脑适配器等应用,降低发热并提高效率。
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On-Bright昂宝
昂宝OB6810
昂宝电子推出了有源桥式整流控制芯片OB6810。将整流控制芯片OB6810与低Rdson高压MOSFET搭配使用,用以取代传统整流桥中的低边二级管,可将整流桥导通损耗降低50%,显著提高系统效率,在90VAC电压下,电源效率提升近1%,整流电路温升明显降低。
OB6810采用SOP8封装,外部零件简单,仅需一颗VCC电容,同时芯片提供两路驱动,可直接驱动MOSFET和D-mode GanFET。芯片具备自供电能力,集成输入AC拔电检测和X电容放电功能,可实现极低的待机功耗(2mW)。
另外,OB6810提供完善的MOSFET保护功能,具备启动阶段GATE主动下拉,MOSFET漏源级过压防护功能,防止MOSFET误导通,有效提升系统可靠性。
OB6810面向将升压型功率因数控制器作为第一级的电源,可用于所有高效率AC-DC电源,尤其是高功率密度电源,比如PD电源适配器、台式电脑和一体机电源、电视电源、服务器电源等。
充电头网总结
半导体行业的竞争愈发激烈。三家半导体巨头的加入进一步推动了Active bridge市场的发展,为快充技术的提升带来了新的挑战。随着不断竞逐创新,我们可以期待看到更高效、更稳定的充电方案逐渐普及,为用户带来更加便捷、快速的充电体验。同时,这也将促进行业技术的进步与发展,为未来电子产品的发展打下坚实的基础。在这个充满活力的市场中,每一次的进步都值得我们期待和关注。
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