2025 / 10 / 31
米兰·(milan)-氮化镓电源IC U8726AHE:用Boost技术破解宽电压供电难题

【导读】于手机快速充电器、条记本适配器、挪动电源等消费电子装备中,电源的“不变性”与“效率”直接决议了用户体验——好比,一款能撑持5V/2A、9V/2A、12V/1.5A等多规格输出的快速充电器,需要电源IC于宽电压规模内连结不变供电,同时不克不及由于分外电路增长体积或者成本。然而,传统电源方案于应答这一需求时,往往堕入“两难”:要末依靠辅助绕组(增长变压器体积),要末外接稳压电路(提高功耗),致使产物竞争力降落。针对于这一痛点,一款集成高压E-GaN(加强型氮化镓) 与Boost供电技能的电源IC——U8726AHE应运而生,它像一把“钥匙”,打开了消费电子电源“宽电压、高效率、小体积”的新场合排场。

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1、消费电子电源的“痛点”:宽电压输出与传统方案的抵牾

跟着消费电子装备的功效进级,用户对于电源的“多规格输出”需求愈来愈强烈。好比,手机需要快速充电(9V/2A),同时也要撑持低电压小电流(5V/1A)给耳机充电;条记本电脑适配器需要统筹19V/3A(供电)及5V/2A(USB接口)。这些需求要求电源IC能于宽电压规模(5V-24V)内不变事情,但传统电源方案却难以满意:

辅助绕组依靠:传统反激式电源IC需要经由过程辅助绕组获取供电电压,但辅助绕组的电压会随输出电压变化(好比输出5V时,辅助绕组电压可能只有8V,没法满意IC的10V供电要求),是以需要分外加一个Boost电路或者LDO(低压差稳压器),增长了电路繁杂度及成本。

外接高压MOS管:传统电源IC的内部开关管(MOSFET)耐压值凡是于400V如下,没法处置惩罚AC 220V整流后的高压(约310V),是以需要外接高压MOS管,不仅增长了体积,还有会致使开关损耗增长(外接MOS管的寄生参数更年夜)。

效率低下:当输出电压变化时,传统方案的稳压电路(如LDO)会耗损更多功耗(好比LDO的效率=输出电压/输入电压,当输入12V、输出5V时,效率只有41.7%),致使电源总体效率降低。

这些问题让传统电源方案于宽电压输进场景下显患上“力有未逮”,亟需一种更高效、更简便的解决方案。

2、U8726AHE的“硬核配置”:集成高压E-GaN与高压启动电路

U8726AHE是一款专为消费电子设计的高集成度氮化镓电源IC,其焦点上风于在“把繁杂的电路做进芯片里”,完全解决传统方案的痛点:

集成高压E-GaN开关管:E-GaN(加强型氮化镓)是一种新型半导体质料,具备高耐压(650V)、低导通电阻(Rds(on))、高开关速率的特色。U8726AHE将高压E-GaN开关管集成于芯片内部,无需外接高压MOS管,不仅削减了体积,还有降低了开关损耗(E-GaN的开关速率是传统MOSFET的10倍以上)。

集成高压启动电路:传统电源IC需要经由过程启动电阻从输入电压取电(好比AC 220V整流后的310V),但启动电阻会耗损年夜量功耗(好比100kΩ电阻于310V下的功耗约为1W)。U8726AHE的高压启动电路可以直接从输入高压中取电,无需启动电阻,降低了待机功耗(待机功耗可低至100mW如下)。

这些“硬核配置”让U8726AHE的电路繁杂度年夜幅降低,同时提高了效率,为后续的宽电压解决方案奠基了基础。

3、Boost供电技能:无需辅助绕组的宽电压解决方案

U8726AHE的Boost供电技能是其解决宽电压输出问题的“焦点兵器”。传统方案中,辅助绕组的电压随输出电压变化,致使IC供电不不变,而Boost供电技能则经由过程“动态切换”解决了这一问题:

Boost事情模式:当输出电压较低时(好比5V),辅助绕组的电压可能只有8V,没法满意IC的10V供电要求。此时,U8726AHE的内部Boost电路会启动:SW管脚(Boost电路的漏极)外接一个贴片电感,Boost电路将辅助绕组的8V电压晋升到10.1V,给IC的VDD管脚供电。

辅助绕组模式:当输出电压升高时(好比24V),辅助绕组的电压会跨越10.1V,此时Boost电路会主动住手事情,转由辅助绕组直接给VDD管脚供电。

这类“动态切换”模式的上风于在:

无需繁杂辅助绕组设计:传统方案需要设计辅助绕组的匝数(好比输出5V时,辅助绕组匝数是低级的1/60),而U8726AHE的Boost电路可以自顺应调解,无需调解匝数,削减了变压器的设计难度。

提高效率:Boost电路仅于需要时事情(输出低电压时),削减了没必要要的功耗(好比输出24V时,Boost电路不事情,功耗为0)。

降低成本:无需分外的Boost电路或者LDO,削减了元件数目(好比罕用一个Boost芯片及几个电容电阻),降低了BOM(物料清单)成本。

举个例子,一款撑持5V/2A、9V/2A、12V/1.5A的快速充电器,利用U8726AHE后,变压器的体积可以缩小30%(由于无需辅助绕组),BOM成本降低20%(由于罕用了外接MOS管及Boost电路),同时效率提高5%(由于削减了开关损耗及LDO功耗)。

4、管脚设计:每一一针都为“高效”而生

U8726AHE采用ESOP-7封装(小形状封装,7个管脚),每一个管脚都颠末精心设计,只为“高效”而生:

1号管脚(CS):电流采样与频率设定:CS管脚是电流采样输入,同时也是最高事情频率设定管脚。经由过程外接一个RSEL电阻(好比10kΩ-100kΩ),可以设定IC的最高事情频率(好比RSEL=10kΩ时,最高频率为65kHz;RSEL=20kΩ时,最高频率为85kHz)。此外,CS管脚还有会采样低级绕组的电流,避免过流(好比输出短路时,电流跨越设定值,IC会封闭开关管)。

2号管脚(FB):体系反馈:FB管脚吸收来自输出真个反馈旌旗灯号(好比经由过程光耦通报的电压旌旗灯号),IC按照这个旌旗灯号调解开关管的导通时间(PWM占空比),连结输出电压不变(好比输出5V时,占空比是15%;输出24V时,占空比是40%)。

3号管脚(DEM):消磁检测与过压掩护:DEM管脚卖力检测变压器的磁芯消磁环境(反激式电源中,磁芯消磁完成后才能开启下一次开关周期),同时也卖力输出过压掩护(OVP)。假如输出电压跨越设定值(好比24V),DEM管脚会触发OVP掩护,封闭开关管,避免装备毁坏。

4号管脚(VDD):芯片供电:VDD管脚吸收来自Boost电路或者辅助绕组的电压(10.1V摆布),是IC的“能量进口”。

5号管脚(SW):Boost电路漏极:SW管脚是Boost电路的漏极,外接一个贴片电感(好比10μH),用在Boost电路的电压晋升。

6号管脚(GND):参考地:GND管脚是芯片的参考地,确保所有电路的电位不变。

7号管脚(DRAIN):高压输入:DRAIN管脚是内置高压E-GaN开关管的漏极,直接毗连变压器的低级绕组,吸收AC 220V整流后的高压(约310V)。

这些管脚的设计不仅简化了电路,还有提高了靠得住性(好比DEM管脚的过压掩护),让U8726AHE能于各类场景下不变事情。

5、频率自顺应:让电源事情更“智慧”

U8726AHE的最高事情频率设定功效让电源事情更“智慧”。传统电源IC的事情频率是固定的(好比65kHz),但固定频率会致使“轻负载效率低”的问题(好比负载为10%时,开关损耗占总损耗的50%以上)。而U8726AHE的频率设定功效则解决了这一问题:

负载自顺应:当负载较轻时(好比手机充电到80%后,电流从2A降到0.5A),IC会主动降低事情频率(好比从65kHz降到30kHz),削减开关损耗(开关损耗与频率成正比),提高轻负载效率(好比从70%提高到85%)。

启动锁定:每一次启动时,IC城市检测RSEL电阻的阻值,锁定最高事情频率(好比RSEL=10kΩ时,最高频率锁定为65kHz),防止因电阻变化(好比温度升高致使阻值变化)致使频率颠簸,确保电源事情不变。

这类“智慧”的频率设定功效让U8726AHE于差别负载下都能连结高效,很是合适快速充电器(负载变化年夜)及适配器(需要统筹轻负载及重负载)等场景。

6、运用场景:从快速充电器到适配器的“万能选手”

U8726AHE的高集成度、宽电压输出能力及高效机能,使其成为消费电子范畴的“万能选手”,重要运用场景包括:

快速充电器:撑持5V/2A、9V/2A、12V/1.5A等多规格输出,利用U8726AHE后,充电器的体积可以缩小到本来的70%(由于无需辅助绕组及外接MOS管),同时效率提高到90%以上(传统方案效率约85%)。

条记本适配器:需要不变的高压输出(好比19V/3A),U8726AHE的集成高压E-GaN开关管可以直接处置惩罚310V高压,无需外接MOS管,提高了靠得住性(好比削减了外接MOS管的散热问题)。

挪动电源:需要撑持宽电压输入(好比5V-24V)及输出(好比5V/2A、9V/2A),U8726AHE的Boost供电技能可以自顺应输入电压,无需分外电路,削减了挪动电源的体积(好比从200g降到150g)。

LED驱动电源:需要撑持宽电压输入(AC 85V-265V)及恒定电流输出(好比300mA),U8726AHE的频率自顺应功效可以于差别输入电压下连结恒定电流,提高LED的寿命(好比削减闪耀)。

结语:氮化镓电源的“高效解决方案”

U8726AHE作为一款集成高压E-GaN与Boost供电技能的电源IC,完全解决了传统方案的“宽电压输出”痛点。其焦点上风于在:

高集成度:集成高压E-GaN、高压启动电路、Boost电路,削减了元件数目及体积;

高效性:Boost供电技能提高了宽电压输出效率,频率自顺应功效提高了轻负载效率;

不变性:动态切换模式及启动锁定功效确保电源事情不变。

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