CXAC85367M AHB反激控制器 | 300W USB-PD EPR | 谐振模式 | ZVS - 嘉泰姆电子

CXAC85367M AHB反激控制器 | 300W USB-PD EPR | 谐振模式 | ZVS - 嘉泰姆电子

产品型号:CXAC85367M
产品类型:AC-DC转换
产品系列:反激式电源多模态 PWM 控制器
产品状态:量产
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产品简介

CXAC85367M 是一款非对称半桥(AHB)反激控制器,支持300W输出功率和5V-48V宽输出电压,适用于USB-PD EPR应用。集成625V启动器件和高侧栅驱动器,采用谐振模式(CRM)和ZVS定时调制,效率高,具备全面保护功能。嘉泰姆电子提供完整方案。

技术参数

输入电压范围 (VIN)AC~220V
输出电压 (VOUT)adj
输出电流 (IOUT)50W
工作频率130kHz
转换效率95%
封装类型WQFN4x6-24
Solution type反激式电源多模态 PWM 控制器
Max power50W
ProtectionOVP
ApplicationAC-DC转换器
Mos管Yes
精度±1%
功耗< 30mW
Topology typeAC-DC SSR控制
MODE FlybackQR/Valley Switching Multi-Mode
Operating temp-40℃~85℃
FeaturesCurrent Mode Control;Cycle-by-Cycle Current Limit;OCP;OVP;PWM;SCP;UVP
UVLO ON (V)18.5
UVLO OFF (V)8
VDD OVP (V)66.5
Switching Frequency Peak (kHz)250
Peak load ApplicationYes
HV Start-upYes
Programmable Burst/Green-modeYes
Brown-in/outYes (AC Side)

产品详细介绍

CXAC85367M AHB反激控制器
300W高功率 | 5V-48V宽输出 | 谐振模式(CRM) | ZVS | 集成625V启动

产品版本:Rev 1.0 | 更新日期:2026年7月 | 型号:CXAC85367M | 封装:SOP-8

嘉泰姆电子(JTM-IC)推出的CXAC85367M 是一款专为非对称半桥(AHB)反激变换器设计的高性能控制器,适用于高达300W的功率应用,支持5V至48V的宽输出电压范围,尤其适合USB-PD EPR(扩展功率范围)适配器。该芯片采用持续谐振模式(CRM)和零电压切换(ZVS)定时调制,在全负载范围内实现峰值效率,同时有效降低AHB和次级同步整流器的功率损耗。专有的抖动方法分散了噪声能量和频率,解决了潜在的音频噪声问题。

CXAC85367M 集成625V启动器件和高侧栅极驱动器,内置LDO稳压器和X电容放电功能,大幅简化外围电路。其丰富的可调参数(如最大HS开启时间、最小LS开启时间、ZVS初始脉冲宽度等)为工程师提供了灵活的设计空间。全面的保护功能包括Brown-In/Brown-Out、VDD OVP、外部OTP、过流保护(OCP)、谐振负开关电流OCP、输出OVP/UVP以及次级整流器短路保护(SRSP),确保电源系统的高安全性和可靠性。与次级控制器CXUS7764及同步整流控制器RT7220E配合,可构建完整的USB-PD EPR电源解决方案。

核心优势: 300W输出能力 + 5V-48V宽输出(适合EPR) + 谐振模式(CRM)与ZVS + 集成625V启动/高侧驱动 + 可调关键参数 + 全面保护 + 专有抖动降噪。助力工程师设计高功率密度、高效率、低噪声的USB-PD EPR电源。

1. 产品概述与市场定位

USB-PD EPR(扩展功率范围)将最大功率提升至240W,输出电压最高可达48V,这对电源适配器的拓扑选择和控制器性能提出了更高要求。传统的反激或LLC拓扑在宽输出、高功率密度和成本之间难以平衡。非对称半桥(AHB)反激拓扑结合了反激的简单性和LLC的高效率优势,尤其适合USB-PD EPR应用。

CXAC85367M 正是针对AHB反激拓扑优化的专用控制器,通过谐振模式(CRM)和ZVS技术,在全负载范围内实现高效率,特别在高压输出时优势明显。集成的高压启动和高侧驱动降低了外围复杂度,丰富的保护功能确保在异常情况下系统的安全。该芯片可广泛应用于高功率密度电源适配器、USB-PD EPR充电器、快速电池充电器等场景。

2. 主要特点与技术亮点

高效谐振模式(CRM)
持续谐振工作,减少开关损耗
ZVS定时调制
零电压切换,降低MOSFET应力
集成625V启动器件
无需外部启动电阻
集成625V高侧栅驱动器
直接驱动高侧MOSFET
内置LDO稳压器
简化供电设计
X电容放电功能
满足安全要求,省去外部放电电阻
宽VDD范围
11V~63.2V,适应各种辅助绕组
可调关键参数
MTHS、TLSMIN、RZVS、TVPSEL、BMSEL
全面保护
BNI/BNO、VDD OVP、外部OTP、OCP、SRSP等
专有抖动降噪
分散噪声能量和频率,解决音频噪声
  • 自适应低侧最小导通时间: 优化轻载效率。
  • 跳周期和突发模式: 降低待机功耗。
  • 谐振负开关电流OCP: 增强短路保护。
  • 输出OVP/UVP: 可编程阈值。

3. 引脚封装与说明

CXAC85367M 采用 SOP-8 封装,集成高压启动和高侧驱动。引脚功能包括:VDD(电源)、GND(地)、HSG(高侧栅极驱动)、LSG(低侧栅极驱动)、CS(电流检测)、COMP(反馈)、DMAG(消磁/电压检测)、PROG(参数设定)。详细引脚排列请参考数据手册。

图1. CXAC85367M 引脚封装图(顶视图)

[ 封装外形示意图预留位置:SOP-8 ]

详细引脚间距及尺寸请联系嘉泰姆电子获取。

4. 典型应用电路与内部方框图

图2. CXAC85367M 典型应用电路(AHB反激,USB-PD EPR)

电路组成:交流输入 -> 整流滤波 -> AHB变压器(含高侧和低侧MOSFET)-> 次级同步整流 -> CXUS7764协议控制器 -> 输出。CXAC85367M驱动高侧和低侧MOSFET,实现ZVS谐振工作。

典型应用电路
图2. 典型应用电路

图3. CXAC85367M 内部功能方框图

内部集成:625V启动器件、高侧栅驱动器、LDO稳压器、谐振模式控制器、ZVS定时调制、抖动发生器、跳周期/突发模式控制、保护逻辑(BNI/BNO、VDD OVP、外部OTP、OCP、输出OVP/UVP、SRSP)、参数设置接口等。

5. 极限参数与电气特性(设计参考)

极限参数表(Absolute Maximum Ratings)
符号 参数 最小值 最大值 单位
VDD 电源输入电压(VDD to GND) -0.3 70 V
VHV 高压启动引脚(内置625V器件) -0.3 625 V
VHSG 高侧栅极驱动(HSG to HSGND) -0.3 16.5 V
VLSG 低侧栅极驱动(LSG to GND) -0.3 16.5 V
VCS, VCOMP, VDMAG, VPROG 其他引脚电压 -0.3 6.5 V
TJ 结温范围 -40 150
TSTG 存储温度 -65 150
ESD (HBM) 人体模型静电放电 - 2 kV
推荐工作条件(Recommended Operating Conditions)
参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位
VDD 输入电压 正常工作 11 - 63.2 V
结温范围 工作结温 -40 - 125
环境温度 工作环境 -40 - 85
关键电气特性(典型值,TA=25℃,VDD=15V)
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
VDD 启动阈值 VTH_ON 14 16 18 V
VDD 关断阈值 VTH_OFF 6.5 7.5 8.5 V
启动电流(HV脚) IHV_ST - - 0.5 mA
工作电流 IDD_OP - 2.5 4.0 mA
谐振频率范围 fRES - 50-200 - kHz
高侧驱动能力 IHS_SOURCE/SINK - 200/-300 - mA
低侧驱动能力 ILS_SOURCE/SINK - 300/-400 - mA
电流检测阈值(OCP) VCS_OCP 0.45 0.5 0.55 V
最大HS开启时间(可调) MTHS - 可编程 - -
LDO输出电压 VLDO 4.5 5.0 5.5 V
Brown-Out阈值 VBNO - 可编程 - -

6. 工作原理与设计指导

6.1 非对称半桥(AHB)反激拓扑

AHB反激拓扑结合了传统反激的简单性和LLC谐振的高效率特性。与常规反激不同,AHB使用两个MOSFET(高侧和低侧)和两个谐振电容,通过调节占空比和频率实现输出电压调节。CXAC85367M 专为此拓扑优化,提供高侧和低侧驱动,并集成高压启动和X电容放电功能。

6.2 谐振模式(CRM)与ZVS

芯片工作在持续谐振模式(CRM),通过检测变压器电流和电压,实现零电压切换(ZVS)。ZVS可显著降低MOSFET的开关损耗,特别是在高输入电压和高输出功率下。ZVS定时调制功能允许工程师根据实际电路调整ZVS窗口,优化效率。

6.3 可调关键参数

CXAC85367M 提供多个可编程参数,方便针对不同功率等级和输出范围进行优化:

  • MTHS: 最大高侧开启时间,限制高侧导通占空比。
  • TLSMIN: 最小低侧开启时间,确保低侧MOSFET有足够时间完成ZVS。
  • RZVS: 低侧ZVS脉冲初始开启时间,调整ZVS触发点。
  • TVPSEL: 谷值和峰值信号去反时间,影响频率调制。
  • BMSEL: 突发模式电压阈值,设定进入突发模式的负载点。

6.4 专有抖动降噪

在轻载或特定频率下,谐振电源可能产生音频噪声。CXAC85367M 采用专有的频率抖动方法,将开关频率的能量和频谱分散,有效降低可听噪声,同时不影响EMI性能。

6.5 全面的保护功能

  • Brown-In/Brown-Out(BNI/BNO): 监测输入电压,防止欠压或过压工作。
  • VDD OVP: VDD超过阈值(典型65V)时关断。
  • 外部OTP: 通过外部NTC和分压网络可编程设定。
  • 过流保护(OCP): 逐周期峰值电流限制。
  • 谐振负开关电流OCP: 在谐振负半周期检测异常电流,增强短路保护。
  • 输出OVP/UVP: 通过DMAG或辅助绕组检测,可编程阈值。
  • SRSP(次级整流器短路保护): 检测到次级整流短路时快速关断。

关键设计公式:

峰值电流设定(OCP):Ipk = VCS_OCP / RCS(VCS_OCP典型0.5V)

谐振频率近似:fres ~ 1 / (2pi x sqrt(Lr x Cr)),其中Lr为谐振电感,Cr为谐振电容。

ZVS条件:需满足变压器励磁电流足够在死区时间内完成输出电容充放电,具体设计参考数据手册。

7. 基于 CXAC85367M 的 140W USB-PD EPR 电源设计实例

设计目标:140W USB-PD EPR 适配器,支持 5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/5A、28V/5A(EPR),输入90-265V AC,效率>93%,待机功耗<100mW。

  • 控制器: CXAC85367M + CXUS7764(次级协议控制器)+ RT7220E(同步整流)。
  • AHB变压器: 设计谐振电感Lr和励磁电感Lm,匝比根据输出电压范围优化。
  • MOSFET: 高侧和低侧选用600V/12A器件,低RDS(on)。
  • 电流检测: RCS = 0.15ohm(峰值电流约3.3A)。
  • 参数设置: 通过PROG引脚外接电阻配置MTHS、TLSMIN等。
  • 保护配置: 外部OTP通过NTC设定,Brown-In/Out通过DMAG分压设定。

详细设计请参考数据手册或咨询FAE。

设计支持: 嘉泰姆电子提供 CXAC85367M 评估板、参考设计(原理图、BOM、PCB布局)、应用笔记及FAE技术支持。联系FAE获取完整设计包。

8. PCB 布局建议(AHB反激电源)

  • 高压启动走线: HV脚连接高压母线,爬电距离>2.5mm,远离敏感信号。
  • 高侧驱动回路: HSG和HSGND走线应尽量短,以减小寄生电感,高侧驱动电容靠近芯片。
  • 低侧驱动回路: LSG到低侧MOSFET栅极的路径应短而宽。
  • VDD电容: 紧贴VDD和GND引脚,建议10uF。
  • CS引脚滤波: 在CS与GND间并联100~220pF电容,靠近芯片。
  • DMAG分压: 电阻分压网络靠近DMAG脚,并加小电容滤除噪声。
  • 地线分离: 功率地(大电容、MOSFET源极、RCS地)与信号地(VDD电容、COMP、DMAG地)单点连接。
  • 散热: SOP-8封装底部焊盘建议大面积覆铜并连接至地层,增强散热。

9. 订购信息与技术支持

CXAC85367M 采用 SOP-8 封装,无铅、RoHS合规且无卤素。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持,包括评估板、参考设计、应用笔记和FAE现场支持。

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