前言
近年来,USB-PD 和多口快充市场对小体积、高功率密度的需求持续攀升,推动了以氮化镓(GaN)器件和更高开关频率为核心的电源架构快速演进。传统硬开关在高频下带来明显的开关损耗、尖峰与 EMI,而 QR 反激虽能降低开通损耗,但易发生谷跳且难以在宽输入/负载范围内持续维持近 ZVS,限制了进一步升频与缩小磁件的空间。
而支持 ZVS 的 QR 反激控制器,通过强制谐振、主动夹钳或自适应谷值跟踪实现,把“软开关”效果工程化,能在更宽工况下降低损耗与振铃、提高效率并减小磁性元件和 EMI 负担;对追求高功率密度与快速落地 GaN 方案的工程团队,这类器件能够有效降低设计复杂度并提升产品竞争力。
支持 ZVS 的 QR 反激控制器
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充电头网已将了解到的多款支持 AVS 的 QR 反激控制器汇总成上表所示,接下来将详细介绍一下这些芯片。
以下排名不分先后,按企业英文首字母排序。
infineon英飞凌
XDPS21081
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Infineon XDPS21081 是一款面向高密度 USB-PD / 快充适配器的数字 PWM 控制器,采用公司专利的 Forced Quasi-Resonant (FQR) / ZVS 工作原理。器件集成了 600V 启动单元、支持多模式工作并保证 DCM 操作,通过自生共振/强制谐振机制在主开关上实现近似/严格的零电压开通,从而在高频工作下最大限度降低开关损耗与应力。
XDPS21071
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英飞凌XDPS21071是一颗电流模式的数字化控制器,用于高密度开关电源应用。芯片采用可配置的多模式控制器,可在突发模式和DCM模式切换。先进的算法提供了多模式操作和多种保护功能。芯片内部集成模拟信号和混合信号外设,降低待机功耗的同时并且简化电路。
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英飞凌XDPS21071内部集成600V高压启动电路,用于快速启动和直接电压采集,为可变的输出电压提供自适应的电流限制,具有超低的空载功耗,同时可使用单引脚UART接口进行配置。XDPS21071可通过UART接口配置系统参数及保护功能。
英飞凌XDPS21071内置两路驱动器,分别用于驱动主开关管和辅助开关管,辅助开关管与变压器的附加绕组配合工作,用于降低主回路的谐振电压,降低开关损耗,优化系统体积。XDPS21071采用DSO-12贴片封装。XDPS21071符合JEDEC47/20/22相关工业应用实验要求,可应用于高功率密度的适配器和充电器。
1、英飞凌发布XDPS21071多模式数字化ZVS零电压反激控制器
MPS芯源半导体
MPXG2100
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MPXG2100系列器件统称为NovoOne系列,由一系列一体化反激式稳压器组成。该系列稳压器集成了符合GaN标准的原边驱动电路、GaN HEMT、副边控制器、副边理想二极管以及符合安全标准的反馈电路,因此兼具原边调节 (PSR) 和副边调节 (SSR) 的优势。
NovoOne系列采用容性隔离技术,可以省去连接原边和副边的光耦合器。
该系列器件还采用特有同步整流器 (SR) FET控制,可在非连续导通模式 (DCM) 下实现自适应零电压开关 (ZVS)。SR可以匹配原边驱动信号,因此可以在低压交流输入下以连续导通模式 (CCM) 安全运行。这减少了对输入大电容的需求,进一步提高了功率密度。
PI
InnoSwitch 5-Pro
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InnoSwitch5-Pro内部集成750V或900V PowiGaN初级开关、初级侧控制器、FluxLink隔离反馈功能和具有I²C接口的次级控制器,采用独有的变频开关控制方式,可根据数字信号的反馈来决定初级功率开关的一个开关方式,响应速度更快。
InnoSwitch5-Pro的变换效率最高可达95%,主要源于采用了氮化镓功率开关,并结合零电压开关技术以降低功率开关管的开关损耗。这不仅有助于提升效率,还能降低集成电路(IC)的温升。
同时,InnoSwitch5-Pro具有I²C可编程接口用于跟外部MCU通信,适用于任何微控制器,支持USB PD3.1、UFCS以及其他专有协议。MCU负责与外部负载通讯,因此不论使用何种通讯协议,只需在MCU软件中进行调整,功率器件将根据MCU的指令执行相应操作。
1、数字控制新时代,PI推出新一代反激式开关IC InnoSwitch5-Pro系列
InnoSwitch4-Pro
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InnoSwitch4-Pro是Power Integrations推出的高性能数字电源管理芯片,采用自研的PowiGaN技术,配备750V PowiGaN氮化镓初级开关,可有效降低导通电阻并提升开关频率至140kHz。该芯片结合先进的有源钳位技术,支持CCM和DCM下的零电压开关,可有效减少开关损耗并优化电源转换效率。同时,集成的数字可编程控制引擎通过I²C接口实现与外部微控制器的精准通信,为电压与电流的精确调控提供了强有力的支持。
1、专为小体积、高功率密度快充设计,PI推出全新电源IC InnoSwitch4-Pro
SouthChip南芯科技
SC3107C
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SC3107C芯片采用南芯科技自研的全集成高压隔离封装,内置了原边控制器,氮化镓功率管,高速隔离数字通讯模块SC-PQLINK®,同步整流控制器和协议芯片。实现了用一颗芯片替代传统方案中的五颗芯片。
该芯片的高集成度大幅度减少充电器外围元件数量,具备开发周期短,产品性价比高的优势。芯片内置的高速数字隔离通信模块SC-PQLINK®,不仅带来比光耦更高的系统可靠性,同时还实现了次级控制。芯片利用次级控制优势实现了原边软开关和主动式同步整流,提升了电源的整体效率,并降低散热要求。
TI 德州仪器
UCC28781
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TI 推出的 UCC28781 是一款面向高密度适配器与快充应用的 ZVS(零电压开通)反激控制器,其核心优势在于通过自适应 ZVS 控制算法和精确的开关时序管理,有效降低了开关损耗与EMI,实现高频、高效率运行。相比传统准谐振(QR)控制方案,UCC28781 能在更宽的负载范围内保持稳定的ZVS状态,使主功率MOSFET在零电压下导通,大幅提升了系统整体能效与热性能表现。同时,器件内部集成高压启动、同步整流驱动及多重保护功能,为设计者在高功率密度AC-DC电源设计中提供了极高的集成度与可靠性。
凭借其先进的ZVS控制机制,UCC28781 可在高达数百千赫兹的频率下工作,从而显著减小磁性元件体积,实现更紧凑的电源结构。在轻载条件下,芯片还能智能切换至低功耗模式,进一步优化待机能耗。结合TI完善的设计支持与应用生态,UCC28781 为PD快充、USB-C适配器、工业电源等场景提供了兼顾高效率、低噪声与高功率密度的理想控制方案,展现出新一代ZVS反激架构的技术优势与应用潜力。
充电头网总结
充电头网汇总了当前主流厂商推出的多款支持 ZVS 的 QR 反激控制器,从传统准谐振架构的优化出发,展示了各家在降低开关损耗、拓宽 ZVS 工作范围与提升功率密度方面的技术路线。无论是通过主动夹钳实现的强制 ZVS,还是数字化自适应谷值控制,这些方案都体现出反激拓扑在高频高效方向上的持续演进。
通过为工程师与产品设计人员提供一个系统化的参考视角,帮助快速了解业界在 ZVS 控制技术上的最新进展与差异化方案。随着高功率密度、小体积电源的需求持续增长,支持 ZVS 的 QR反激控制器已成为新一代适配器与快充电源设计的关键方向。
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