【導讀】開關電源（SMPS）作為一種成熟電源解決方案，能夠將交流電網電能高效轉換為適用于終端負載的直流電能。這類電源通常采用兩級功率轉換架構，因此提升整體能效始終是設計過程中的關鍵目標。常見能效優(yōu)化手段包括選用性能更優(yōu)異的功率開關器件，或采用先進的控制策略。此外，針對不同工作條件選擇合適的拓撲結構也至關重要。本文將介紹開關電源的基礎知識，并重點闡述安森美（onsemi）所提供的特色產品與解決方案。

框圖 - SMPS

框圖 - SMPS（橋式 PFC + 反激式轉換器）

框圖 - SMPS（圖騰柱 PFC + LLC 諧振轉換器）

易于使用的 SMPS 矩陣

安森美SMPS 矩陣（表 1） 提供了一系列全面的電源管理方案， 可根據(jù)各類應用場景進行定制， 覆蓋的功率范圍從 5W 到 3kW 以上。 例如， 其中包含專為以下應用配置設計的控制器、 柵極驅動器及開關器件：功率因數(shù)校正 (PFC)、 有源鉗位反激 (ACF)、 準諧振反激 (QR) 及同步整流控制器 (SRC)。 這些方案經過優(yōu)化， 能實現(xiàn)可靠且高效的電能轉換， 可滿足從低功率 USB-C PD 設計， 到高功率工業(yè)與通信應用的各類需求。

通過采用碳化硅 (SiC) 和增強型氮化鎵 (iGaN) 等先進技術， 安森美確保 SMPS 矩陣方案能為各類電源管理需求提供出色的性能與能效。

表 1： 安森美“易于使用”的 SMPS 矩陣

圖 1：各功率等級對應的應用

SMPS 參考設計

安森美提供品類豐富的開關模式電源 (SMPS) 方案， 可滿足從 65W 到 3kW 以上的各類功率需求。 產品系列涵蓋控制器、 柵極驅動器、 MOSFET 和先進的寬帶隙 (WBG) 材料器件（SiC、 GaN 等） ， 旨在為多種應用場景提供高能效、高可靠性與高性能， 包括 USB-C PD、 工業(yè)電源及云服務器電源。

3kW EliteSiC 圖騰柱 PFC + LLC PSU

?高功率密度拓撲 - 圖騰柱 PFC＋ LLC

?Vin = 85V-264V， Vout = 54V， Iout = 55.5A

?PFC 效率： 100% 負載時 > 98%

?系統(tǒng)峰值效率： 115VAC 時 > 94%； 230VAC 時 > 96%

?PCBA 尺寸： 280mm x 110mm x 38mm

?精選產品： 多模式 TP PFC NCP1681、 帶 SR 控制器的 LLC NCP4390、 隔離式半橋柵極驅動器 NCP51561、 650V SiC MOSFET NTHL045N065SC1

?應用：工業(yè) PSU

1 kW 通用輸入 48V 輸出電源

?高效圖騰柱 CCM PFC + HF LLC

?Vin = 90-265VAC， Vout = 48V， Iout = 21A

?滿載效率：在 110VAC 和 230VAC 輸入下，分別為 92.5%和 95.4%

?PCBA 尺寸： 328mm x 93mm x 50mm

?功率密度： 10.74W/in^3

?精選產品： TP PFC NCP1681、 LLC NCP13994、 iGaN NCP58921、 NCP58920 和 SR 控制器 NCP4306

?應用： 計算電源、工業(yè) PSU

圖 2： 3 kW 圖騰柱 PFC + LLC PSU 評估板

圖 3： 1 kW 48V 輸出電源評估板