从5W到3kW+，安森美SMPS矩阵承包丰富场景电源管理需求

作者：安森美

开关电源（SMPS）是一款经典产品，可根据终端负载将电网电力转换为直流电力。由于其通常包含两个电力转换阶段，因此更高能效始终是追求目标。提升能效的方式包括使用性能更优的功率开关，或采用不同的控制策略。此外，还需在不同工况下选择最适配的拓扑结构。本文将介绍开关电源的基础知识，以及安森美（onsemi）提供的特色产品与解决方案。

框图 - SMPS

框图 - SMPS（桥式 PFC + 反激式转换器）

框图 - SMPS（图腾柱 PFC + LLC 谐振转换器）

易于使用的 SMPS 矩阵

安森美SMPS 矩阵（表 1） 提供了一系列全面的电源管理方案， 可根据各类应用场景进行定制， 覆盖的功率范围从 5W 到 3kW 以上。 例如， 其中包含专为以下应用配置设计的控制器、 栅极驱动器及开关器件：功率因数校正 (PFC)、 有源钳位反激 (ACF)、 准谐振反激 (QR) 及同步整流控制器 (SRC)。 这些方案经过优化， 能实现可靠且高效的电能转换， 可满足从低功率 USB-C PD 设计， 到高功率工业与通信应用的各类需求。

通过采用碳化硅 (SiC) 和增强型氮化镓 (iGaN) 等先进技术， 安森美确保 SMPS 矩阵方案能为各类电源管理需求提供出色的性能与能效。

表 1： 安森美“易于使用”的 SMPS 矩阵

图 1：各功率等级对应的应用

SMPS 参考设计

安森美提供品类丰富的开关模式电源 (SMPS) 方案， 可满足从 65W 到 3kW 以上的各类功率需求。 产品系列涵盖控制器、 栅极驱动器、 MOSFET 和先进的宽带隙 (WBG) 材料器件（SiC、 GaN 等） ， 旨在为多种应用场景提供高能效、高可靠性与高性能， 包括 USB-C PD、 工业电源及云服务器电源。

3kW EliteSiC 图腾柱 PFC + LLC PSU

• • 高功率密度拓扑 - 图腾柱 PFC＋ LLC
• • Vin = 85V-264V， Vout = 54V， Iout = 55.5A
• • PFC 效率： 100% 负载时 > 98%
• • 系统峰值效率： 115VAC 时 > 94%； 230VAC 时 > 96%
• • PCBA 尺寸： 280mm x 110mm x 38mm
• • 精选产品： 多模式 TP PFC NCP1681、 带 SR 控制器的 LLC NCP4390、 隔离式半桥栅极驱动器 NCP51561、 650V SiC MOSFET NTHL045N065SC1
• • 应用：工业 PSU

1 kW 通用输入 48V 输出电源

• • 高效图腾柱 CCM PFC + HF LLC
• • Vin = 90-265VAC， Vout = 48V， Iout = 21A
• • 满载效率：在 110VAC 和 230VAC 输入下，分别为 92.5%和 95.4%
• • PCBA 尺寸： 328mm x 93mm x 50mm
• • 功率密度： 10.74W/in^3
• • 精选产品： TP PFC NCP1681、 LLC NCP13994、 iGaN NCP58921、 NCP58920 和 SR 控制器 NCP4306
• • 应用： 计算电源、工业 PSU

图 2： 3 kW 图腾柱 PFC + LLC PSU 评估板

图 3： 1 kW 48V 输出电源评估板