USB PD3.1新规格即将上线,充电器要用什么电容支持48V输出( 二 )


USB PD3.1新规格即将上线,充电器要用什么电容支持48V输出
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通常 , 在充电器中 , 还会选择多颗小容量的电容并联 , 来提高空间利用率 , 降低使用大尺寸电容带来的空间浪费 , 并且充分合理的利用充电器内部空间 。
PFC的加入 , 对初级滤波电解的耐压要求增高 , 能在高压高温下稳定可靠的工作 , 成为了新的难题 。 并且为了减小体积 , LLC开关的频率也要提高 , 在有限的体积内 , 对电容的内阻、损耗、耐压、漏电流都提出了新的高要求 。
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USBPD3.1大功率电源 , 将会对高耐压高纹波电流电容的市场带来利好 。 在电源中 , 为了提高功率密度 , 电源厂家将会选用小型化 , 高耐压 , 低损耗 , 低漏电流 , 高可靠性的电容来作为主电容 。
PWM主控芯片供电电容
USB PD3.1新规格即将上线,充电器要用什么电容支持48V输出】除去输入端的高压滤波电容 , 为开关电源初级PWM主控芯片供电滤波的电容也同样重要 。 为PWM主控芯片供电的电容通常容量较小 , 并且放置在变压器或者散热片附近 , 长期受高温加热 , 电容老化损坏也会造成电源不能正常工作 。
对于高端电源 , 会使用耐高温的聚合物钽电容或者耐高温的电解电容 , 确保高温下足够的寿命 , 来为PWM芯片提供稳定的供电 , 保证电源的稳定运行 。
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图为联想YOGACC130双口氮化镓充电器中使用的VISHAYT50系列聚合物钽电容 , 支持125℃宽温 , 25V33μF两颗并联 。
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图为永铭LMM系列105℃长寿命电解电容 , 具有8000小时寿命 , 可在主控芯片供电滤波中应用 。
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图为红宝石RX30系列电解电容 , 耐高温130℃ , 相比105℃电容在相同温度下可提供更长的寿命 。
次级同步整流滤波电容
USBPD3.1最大48V的输出电压 , 也对次级滤波固态电容提出了更高的要求 。 传统20V输出的USBPD3.0 , 使用25V耐压的电容即可满足耐压需求 , 而48V输出电压 , 则需要耐压63V的电容 。 输出电压的提升 , 对电容的体积 , 漏电流 , 纹波电流都提出了全新的要求 。
根据使用场合的不同 , 充电器一般分为两种 , 一种是输入插线 , 输出带线的笔记本原装电源 , 体积较大 , 内部空间也较大 , 可使用低阻电解电容滤波 , 使用较大的容量来获得较低的输出纹波 。
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联想300W游戏本充电器 , 电源不带输入线的重量为880克 , 20V输出采用6颗日化470μF25V电解电容并联滤波 。
另外一种是极致追求小体积的充电器 , 内部通常使用氮化镓开关管 , 搭配平面变压器 , 高开关频率 。 这种充电器一般都会使用固态电容进行输出滤波 , 一是因为固态电容的频率特性适合高频应用 , 另外固态电容的阻抗更低 , 可以用相对少的容量 , 满足输出纹波要求 。
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在48V输出电压下 , 至少需要使用63V的电容进行输出滤波 。 考虑到小体积要求 , 开关电源的开关频率将达到数百KHz , 对电容的高频性能有一定要求 。 考虑到稳定性和可靠性 , 通常会使用固态电容来提供稳定可靠的输出 。 目前国内有多个厂家已推出高耐压高可靠性固态电容 , 迎接USBPD3.1的到来 。