1.前言

在計劃寫這篇文章時，我在百度搜索輸入了“type-C”。自 2015 年以來，人們對該術語的興趣一直在上升，如圖 1 所示。

圖 1. 趨勢的興趣（關鍵詞：type-C）

USB Type-C設備在現(xiàn)實世界中也越來越受歡迎，許多流行的手機和平板電腦都采用了USB Type-C。我預計帶有 USB Type-C 的產(chǎn)品將在未來幾年快速增長。

2.為什么選擇 15 瓦 (5V3A)？

除了具有不受方向影響的可翻轉插頭外，USB Type-C 還提供比任何以前的 USB 版本更多的功率。盡管 USB Type-C 可以支持高達 100W 的 USB 3.1 和 USB Power Delivery，但系統(tǒng)設計人員必須謹慎選擇功能以保持其總體成本合理。 USB Type-C接口還引入了15W的原生功率能力，是標準USB 2.0充電速率的六倍。對于大多數(shù)智能手機和平板電腦來說，15W 可能就足夠了，而且成本合理。 

現(xiàn)在最新的已經(jīng)出現(xiàn)65W的快充電源。

二極管整流和 PSR 廣泛用于適配器電流低于 2A

在以往的手機電源適配器中，正常的功率等級為5V/2A或以下。初級側調(diào)節(jié) (PSR) 通常用于 AC/DC 轉換，因為它簡單且能夠消除光隔離器和可編程基準。由于負載電流不高，因此在此功率級別使用二極管整流器。圖 2 顯示了帶有二極管整流的簡單 PSR 原理圖。

圖2.UCC28704二極管整流的典型應用電路

對于具有設計挑戰(zhàn)的 5V/3A 適配器，同步整流 (SR) 優(yōu)于 PSR

PSR 節(jié)省了成本，因為它消除了對次級側反饋元件和光耦合器的需求。然而，使用 PSR + SR 進行設計并不像僅使用 PSR 那樣容易。

大多數(shù) PSR 控制器會在次級二極管電流變?yōu)榱銜r檢測拐點處的輔助繞組電壓，因為輔助繞組上的電壓最接近 V OUT /Na，其中 Na 是輔助繞組與次級繞組。

如果使用SR，當體二極管在次級導通時間結束時導通時，輔助繞組上有一個電壓突波，見圖3。這個突波會影響PSR檢測機制并導致穩(wěn)定性問題，可能表現(xiàn)為異常波紋。

圖 3. 輔助波形詳細信息

3.如何讓PSR+SR穩(wěn)定

為了穩(wěn)定 PSR + SR，UCC28704 的（PSR 控制器）數(shù)據(jù)表可以更輕松地與 SR 驅(qū)動器一起穩(wěn)定工作。t BW、t DMAG和工作頻率是需要仔細設計的參數(shù)。其中 t BW是 SR 凸塊寬度，t DMAG是次級整流器導通時間

當使用具有 SR 的 UCC28704 時，決定最大開關頻率的關鍵參數(shù)基于 t DMAG(min) 確定。t DMAG(min)需要大于 2.45μs，包括 750ns 的 SR 凸塊寬度 (t BW )。內(nèi)部電路需要750ns (t BW ) 以濾除由 VS 引腳波形上檢測到的 MOSFET 體二極管導通引起的 SR 凸點變化。在恒流工作起點測得的相應開關頻率不應大于55kHz。

采用 UCC28704（PSR 控制器）和 UCC24636（SR 控制器）的 5V/3A 設計

按照指導，我做了一個5V/3A的板子，如圖4。紋波在150mV以下，效率曲線如圖5。

圖 4. 通用 AC 輸入至 5V/3A Ooutput 參考設計 DOE6 和 COC V5 第 2 層兼容 TI 設計 原理圖

圖 5. 效率曲線

在 115V AC和 230V AC輸入的 150mΩ 電纜端測得的四點平均效率分別為 83.4% 和 83.2%。COC Tier 2 2016 合規(guī)性為 81.8%（滿載）和 72.5%（10% 負載）。

即使使用 150mΩ 電纜，該板也能以足夠的裕量滿足 CoC Tier2 合規(guī)性要求。

4.概括

遵循 UCC28704 數(shù)據(jù)表中的指南，我們可以克服這些限制并制作低成本但對 USB Type-C 適配器具有足夠高效率的 PSR + SR 設計。

UCC28704 離線反激控制器是一款高度集成的 6 引腳一次側穩(wěn)壓脈寬調(diào)制 (PWM) 控制器，旨在設計符合全球效率標準的高效 AC 轉 DC 電源。此控制器啟動時的電流消耗超低，可使設計獲得低于 30mW 的無負載輸入功率，并且節(jié)省待機模式能耗。憑借智能一次側感應和控制功能，無需使用光電耦合器或二次側反饋電路即可將輸出電壓和電流控制在 5% 的變化范圍內(nèi)。

UCC28704 應用了增強型負載瞬態(tài)響應技術，有助于最大限度減小輸出電容，從而減小系統(tǒng)整體尺寸并降低成本。此外，該控制器還免除了對環(huán)路補償組件的需求，為電源設計人員簡化了設計及調(diào)試過程。轉換器的輸出電壓和電流會得到穩(wěn)定性處理，以防出現(xiàn)可能損壞負載或連接器的過載狀況。同樣，恒流輸出欠壓保護 (CCUV) 關斷特性會監(jiān)控輸出欠壓故障以防止由于軟短路問題而造成連接器過熱或燒毀，從而大幅度提升系統(tǒng)整體可靠性。NTC 接口引腳有助于為電路板或組件施加過熱保護。