HR1211を使用したマルチポート急速充電ソリューションの開発
はじめに
HR1211は、マルチモードPFCと電流モードLLCを統合したコントローラソリューションで、急速充電アダプタ市場の電源要件を満たすように設計されています。HR1211では、周辺回路の簡素化を実現するため、高電圧電流源、安全が認証された認定Xコンデンサ放電回路、PFCおよびLLC用高電圧駆動回路を統合しています。さらに、高電圧電流源は、AC入力がドロップアウト時にXコンデンサのディスチャージャとして実装することができるので、コンデンサ抵抗を必要としません。
HR1211はUARTインタフェースを介して設定が可能で、内蔵された省エネ技術により、すべての動作範囲で効率を最適化します。当ICに搭載されたPFCコントローラは、特許取得済みのデジタル電流制御システムを使用して、混在した連続伝導モード (CCM) と不連続伝導モード (DCM) をサポートします。図1は、HR1211の代表的なアプリケーション回路を示します。
図1: HR1211の代表的なアプリケーション回路
100Wの高出力アダプタがトレンドになっているため、このデバイスは特に人気があります。HR1211は最近、中国電子ネットワーク 21icによって、ベストアプリケーション「トップ10パワープロダクトアワード」を授与されました。
HR1211の機能
HR1211のCCMとDCMのハイブリッド動作により、より広い負荷範囲でコントローラを使用できます。重負荷の下では、CCMはピークMOSFET電流を低減します。軽負荷時において、DCMはスイッチング周波数を低減し、効率を向上します。さらに、電流モード制御をLLCの段階で実行して、安定性を改善し、高速応答を達成します。
堅牢な保護には、サーマルシャットダウン、PFCオープンループ保護 (OLP)、過電圧保護 (OVP)、過電流制限 (OCL)、LLC過電流保護 (OCP)、SOピン保護、および過電力保護 (OPP) があります。
柔軟性を提供するために、HR1211のデジタル制御コアをMTP (マルチタイムプログラマブル) メモリと組み合わせることで、最大1,000回の書き換えが可能です。PFCとLLCの2段回路、異なる制御モード間の切り替え、スイッチング周波数、保護しきい値、保護機能の回復方法などの主な機能は、GUI (グラフィックユーザーインタフェース) 上のUART通信ポートから自由に設定できます。図2は、HR1211のGUIを示します。
図2: HR1211 GUI
HR1211ベースの電源は、さまざまなアプリケーションや設計のパフォーマンス要件に対応できます。独自の優れた柔軟性を備えたこのデジタル制御ソリューションにより、100W～200Wの設計が簡単になります。特にHR1211は、ノートパソコン、GaN急速チャージャ、電動自転車チャージャ、デスクトップ電源、街灯、テレビに最適です。
図3は、600Wバッテリ充電ソリューションのリファレンスデザインを示しています。シンプルなデザインは、ライドシェアの代替として人気の高い電動自転車に推奨され、HR1211、固定周波数フライバックレギュレータであるHF500-15、同期整流 (SR) コントローラであるMP6925A、低ドロップアウト (LDO) 電圧レギュレータであるMP2009のMPS製品を揃えています。
図3: HR1211を使用した600W電動バイク充電ソリューション
マルチポート 急速充電ソリューションの課題
HR1211は、ノートパソコン、携帯電話、タブレット、およびハンドヘルドデバイスへ同時に給電でき、優れたユーザーエクスペリエンスを提供します。ただし、複数のポートを同時に接続すると、1つのポートの最大出力電力が65Wまたは45Wから低下し、20V / 5Aの充電要件を満たすことができなくなります。
この問題を緩和するために、InnoseccoはHR1211およびMP6924をベースにした200W、高出力密度、GaNマルチポート高速充電ソリューションを開発しました。
MP6924は、LLC共振コンバータの同期整流用のデュアル、高速ターンオフ、インテリジェント整流器です。これは軽負荷条件下でゲートドライバをラッチオフし、低い175μAの静止電流を供給し、CCMとDCMの両方で動作可能です。
図4は、MP6924の機能ブロック図を示します。
図4: MP6924機能ブロック図
HR1211とInnoseccoのGaNデバイス (INN650D150AとINN650D260A) およびMP6924を組み合わせることにより、ソリューション全体で超高電力密度と優れた効率を実現します。レイアウトは75mm x 75mm x 23.5mmで、電力密度は最大24W/in3に達します。
図5にソリューションのテスト結果を示します。ピーク効率は96.5%に達し、平均効率は93%を超えています。HR1211は、効率を向上させるとともに、最大出力を上昇させます。
図5: PFC + LLC効率曲線
結論
本稿では、柔軟性、安定性、高速過渡応答性を提供する人気の高いHR1211の特徴について説明しました。次に、マルチポート高速充電時の速度低下の課題に対処するため、HR1211とMP6924を使用するInnoseccoの200W高速充電ソリューションを分析しました。MPSは、より大きな電力と効率に対する消費者の要求に応える最先端の電力ソリューションによって、市場をリードし続けています。
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