产品解密 | 极致优化整机效率，软开关技术在POWERQUARK中的创新

时间： 2024-11-13 来源：SOUTHCHIP（南芯半导体公众号）

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快充技术的发展不断突破着功率极限。随着功率增大，芯片的温升效应随之显著，热损耗加剧，影响系统整体的能量转化效率，过热的芯片还可能带来安全性和使用寿命等方面的隐患。作为目前主流快充系统的核心器件，反激变换器的效率与整机温升和散热成本密不可分，如何进一步提升它的效率始终是电源设计工程师最关心的问题之一。

传统软开关拓扑：借助外围电路实现

开关损耗是反激变换器的主要损耗来源之一，由开通和关断过程中的电流和电压交叠引起。为提高系统效率，降低温度，实现软开关成为减少系统开关损耗的重要手段。在开关电源中，有多种拓扑均可实现软开关，如有源钳位 (ACF)、非对称半桥 (AHB)、谐振 (LLC) 等电路。

如下图所示，从电路结构上看，ACF 需要增加一颗高压开关管和高侧驱动，AHB 除高压开关管和驱动外还需增加谐振电容，均会大幅提升系统成本。应用在中小功率场景的 LLC 多采用半桥结构，初级有两颗开关管且需增加谐振电容，次级为全波整流方式，需要两颗同步整流的 MOS，外围功率器件数量多，控制部分及外围 BOM 成本高，且调压范围受限，不适合宽输入或宽输出应用。

可实现软开关功能的常见电路拓扑

次级控制软开关技术，让系统性能更高效

在深入了解常见软开关电路痛点的基础上，南芯科技突破性的 POWERQUARK® 系列产品通过次级同步整流 (SR) 控制实现初级侧软开关。对比其它传统反激电路，该方案无需增加任何器件，即可实现初级开关管的零电压开通。

POWERQUARK 电路拓扑

POWERQUARK 系列产品通过同步整流管为反激变压器提供负向励磁电流。此负向励磁电流在同步整流关闭后抽取初级功率管寄生电容能量，使得初级功率管上电压接近于零，从而实现初级开关管零电压开通。通过这一技术，POWERQUARK 系统可极大降低开关损耗，提升整个充电过程的效率及用户体验。我们的参考设计在 230V/65W 条件下可实现 95% 以上的效率。

POWERQUARK 参考设计

系统 EMI 性能提升，让研发过程更高效

更低的系统电磁干扰是 POWERQUARK 次级控制软开关技术的另一大优势。反激变换器工作过程中，电压变化率 (dv/dt) 和电流变化率 (di/dt) 高，产生严重的电磁干扰，工程师需花费较多时间和较长的验证周期来优化系统 EMI 性能，开发成本也随之增加。POWERQUARK 支持初级高压功率管软开关，极大减小了开关节点的 dv/dt，有效降低电磁干扰，提高研发效率。同时软开关也大幅度降低了次级同步整流功率管的电压尖峰，进一步提高系统的可靠性。

POWERQUARK 次级功率管尖峰收益

此外，当系统采用次级控制方式时，同步整流控制部分在谐振段也不会出现误发波的风险。在这种系统设计下，VCC 二极管可以选择慢管，进一步利好系统整体 EMI。

总结

南芯科技从未停止对效率的极致追求。通过软开关技术上的创新，POWERQUARK 进一步提升了快充系统的效率，优化了 EMI 性能，帮助客户高效开发新产品，为终端用户带去尺寸更小、系统温升更平稳等切实的体验优化，引领快充新世代。

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型号- DEM40-24S24,SMC750-S48VR,CP65-SC,SMP350-S36VR,SPM100-S48,DFD系列,DGM20-48S12,SD15,DGM20-48S15,SF60-D05,DP15-600S05,SDM,AES60,SM25-S48VR,DPB03-24S12R2,DEM40-24S12,SMP1000-S12VR,AEP20-S05,DEM40-48S05,DEM40-48S03,AEP20-S09,F1224S-1WR3,SF60-D12,CF系列,AEP25-D0505,DGM20-48S24,DP15-600S12,DEM40-24S15,DP15-600S15,SF60-D17,SFC220-SXXVR,DP06-S12,SMC250-SXXVR,AEP20-S12,AEP20-S15,DP06-S15,SD30,CM100-S12A,SPM100,SP90-220S12,SFA,AEP25-D0512,IB1505LS-1WR3,ZPR20-S09,SP90-220S05,DGM20-24S24,M783V3-1A,DP06-S09,DPM60,SF65-S15VR,ZPR20-S05,DP06-S03,AEP20-S24,DP06-S05,SPMC300,DGM20-24S15,SF65-S15BVR,AEP25-D0524,SP10-D1212R2,DGM20-24S12,SMC1000-S48VR,SFC420-S48VR,F1524S-1WR3,SMC150-S48VR,AES12-SXX,DP60-400S24R2,AEP20-D0512,B2415S-2WR3,AES25,F2412S-1WR3,E1512S-1WR3,A1515S-2WR3,SM150-S15PVR,HP25-SXX,LWC100-S48,SMC600-S05VR,SP15-SXX,DEM30,SD60-SXX,LPM150,AES20,ZPR20-S24,SPM50,A0512S-2WR3,F1205S-2WR3,SP10-D0512R2,AES12,AES05-SXX,SM100-SXXVR,AES15,DEM20-110S24,DEM06-XXSYY,AEP20-D0524,SP90-220S24,SP20-D0524,SP90-220S15,LWC100-S36,A2412S-2WR3,A0515S-1WR3,A1215S-2WR3,ZPB04-SXX,DEM40,SF150-SXXVR,ZPR20-S12,SP10-DXXR2,ZPR20-S15,DPM30,F0505S-1WR3,DPB03-24S03R2,SM65-DTXX,DEM40-24S03,SP30-DXX,AES45,L7815-1A,DEM20-110S12,SPM100-S24,DEM20-110S15,SF120-S36VR,DEM15,SFA05-S05R2,SP20-D0512,SFC120VR,SFA05-S05R3,DM60-110SXX,SP90-220S48,SPM150,ZPR90-S24,LW100,DEM12,DEM10,ZPR60-SXX,DEM10-24S03,DEM10-24S05,DEM40-24S05,DP60-400S15R2,SPM100-S12,ZP15-S03R2,DEM20-110S03,SPM100-S15,DPM100-48S48,DEM20-110S05,SD60,SM60-3SXX,ZPR90-S12,AEP05-D1218,DEM20,DGM20-48S05,ZPR90-S15,DGM20-48S03,AES30,DEM10-24S12,DEM10-24S15,DPB03R2,E1212S-1WR3,DM70,IA1224S-1WR3,ZP20-SXXR2,SM20-3S24,SP25-D0512,DEM15-48S15,DIM系列,DEM15-48S12,ZPR90-S48,SP25-D0505,DEM10-24S24,SM75-S24VR,SF15VR,SP20-SXX,DM60,SF35-SXXVR,SMP750-S24VR,SMC,AES12-S24R2,DEM06,DEM15-48S03,SM250-S12PVR,DEM15-48S05,SP15-DTXX,SMP,SMP750VR,SMC150,AES05,AES06,AES07,AES03,ZP15-S12R2,LWC36-S12,LWC100-S24,ZP20-S24,A1524S-2WR3,SM250-S24PVR,SM20-3S15,ZP20-S09,SM20-3S12,DEM15-48S24,LWC100-S12,ZP20-S12,ZP20-S15,ZPR15-S15R2,DEM10-48S03,F1505S-2WR3,LW150,E1505S-1WR3,SF45-S48VR,DPA06-24S24,SFC300-SXXVR,SP25-S12,SM450-S05PVR,IA1512S-1WR3,AES15-S03,AES12-S15R2,AES15-S05,LWC36-S36,SFA03-3SXX,SP25-S15,HP10-S15,HP10-S12,DEM15-24S03,SPM,SMC350-S12VR,AEP15-S12,AEP15-S15,DEM15-24S05,DP06-S24,SDM150-900S48,AES15-S15,LWC36-S24,AES15-S12,SP25-S24,HP10-S24,DEM15-24S12,AES15-S09,SD15-S48,SP10DTR2,AEP15-S05,AES03-SXX,AEP15-S09,SF100R3,DEM15-24S15,SM250-S48PVR,SM350,SP05-DXX,SF65BVR,SDM150-900S12,SD15-S05,LWC36-S54,DEM15-24S24,ZPR15-S24R2,SD15-S12,SMP350-SXXVR,CPB61-SC,AES30-SXX,DGM15-XXDYY,SDM150-900S24,SP25-D0524,LWC36-S48,AES12R2,SP25-S05,IB_LS-1WR3,CM65-S24B,AEP15-S24,SD15-S24,SF45-S05VR,SF35-S24VR,SM50VR,SP25-DXX,SM30,SMC500-S12VR,ZP06-S05,ZP06-S03,SFC220-S15VR,ZP06-S09,SM35,A0524S-1WR3,DPM100-12S12,SMP500-SXXVR,DPM100-12S15,EXXYYS-1WR3系列,SD150,SMC250VR,AEP25-DXX,ZP06-S12,ZP06-S15,SPMC300-S05,SM20,SMC1000VR,ZPR10-SXX,CF60,DEM12-24S24,SP15-D12,SDM150-S48,SPM150-S12,SP15-D15,SF150-S24VR,SP10-D05R2,SPM150-S15,AES06-S24,ZP20-S24R2,SM50,SP05-D1218,MP20-S05,ZP06-S24,SPMC300-S15,LW36-SXX,SPMC300-S12,IA1215S-1WR3,AES06-S09,F1512S-1WR3,AES06-S05,AES05-D05,AES06-S12,AES06-S15,SPMC300-S24,SP10-DXX,SM35-DXX,SMC500VR,SM100VR,DEM12-24S03,DIM30-48S05,BXXYYLS-1WR3,DEM12-24S05,B0512S-2WR3,DIM30-48S03,LW100-S24,DEM系列,SP90-SXX,DGM50-24S12,SDM150-S24,SDM120-SXX,ZPR02-S24,DP06-400SXX,DGM50-24S15,DPM系列,SFC320-S12VR,AES20-S12R2,ZP15-S09,SPMC300-S36,F1515S-1WR3,SFC250-S36VR,ZP15-S03,DPA06-24S15,SMC250-S36VR,ZP15-S05,DPA06-24S12,SFA03-S05R2,DEM12-24S15,ZPR02-S15,SDM150-S12,LW100-S36,DIM30-48S15,DIM30-48S12,DEM12-24S12,E1205S-1WR3,DGM50-24S03,SPM150-S24,DGM50-24S05,AES系列,ZPR02-S12,A2415S-2WR3,SF150-S15VR,SD100,SM60,SFC220-S24VR,B0515S-2WR3,SPMC300-S48,DPA06-24S09,DPA06-24S05,DPA06-24S03,SM65,ZPR02-S05,ZPR02-S09,DIM30-48S24,AEP10-SXX,IB2405LS-1WR3,ZP15-S24,DEM40-XXSYY,LW100-S48,DGM30-XXSYY,IB0505LS-1WR3,DGM50-24S24,E2412S-1WR3,SD60-S48R2,SPM150-S48,SM85,F1212S-2WR3,F0512S-1WR3,FP系列,SFC320,ZPA03-SXX,ZP15-S12,SM450-SXXPVR,ZP15-S15,DP60-400SXXR2,DPA03-24D12,MP25,CF60-SXXY,AES60-S15,MP20,AES60-S12,SPM50-SXX,SP30-S24R2,FXXYYS-3WR3,F2405S-2WR3,SMC600,A1224S-2WR3,DGM50-48S15,DGM50-48S12,SM50-S48VR,DPA03-24D15,HP30-SXX,DPA03-24D24,SF25-S12VR,AES60-S24,DPM100-48S24,SP15-3SXX,ZPR15R2,DGM50-48S05,ZP20-S15R2,DGM50-48S03,SF65-S24VR,M7809-1A,N4815-10A,SP30R2,DEM20-XXSYY,ZPR15-S24,IA0505S-1WR3,SF50-CA,SF50-CB,DPM100-24S48,DPM100-48S15,LPM150-SXX,DPM100-48S12,SF20-3D0524,SM35-DTXX,CPB系列,A2424S-1WR3,SFA10-S05R3P,DP10-SXX,B1224S-2WR3,CM160-SXXY,SF20-3D0512,DGM50-48S24,SM100-S24VR,SM350-S48PVR,DPA03-24D09,DPA03-24D03,DPA03-24D05,SF120-SXXVR,ZPR15-S05,ZPR15-S09,SFA10-SXXR3P,DPM100-12S48,DPM100-24S24,SFC180-S48VR,SP15-TA,DGM20-24S05,SP15-TB,MP20-S24,AES05-D12,DGM20-24S03,ZPR10-S05R2,DPM60-110S05,ZPA05-SXX,DPM60-110S03,ZPR15-S15,SF35-S15VR,LPM250-SXX,SP30-S15R2,ZPR15-S12,B1205LS-1WR3,F_S-2WR3,DPM60-110S12,MPR10-S05,MP20-S12,AES05-D24,SFA05-S09R2,SDM250-900S48,MP20-S15,MPR10-S09,EXXYYS-1WR3,SP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SOUTHCHIP通用DC-DC稳压器选型表

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产品型号	品类	VIN (min)	VIN (max)	Vout (min)	Vout (max)	Iout(Max)	MOS	Switching frequency(Min)(kHz)	Switching frequency(Max)(kHz)	Package
SC8701	Buck-Boost Regulators	2.7V	36V	2.7V	36V	5A~10A	ext.	200kHz	600kHz	QFN 4x4