前言

英飛凌于去年推出了新款自適應PFC+軟開關HFB二合一控制器XDPS2221，內部集成了三個柵極驅動器，用于PFC驅動和半橋開關管驅動。芯片內部集成無磁芯變壓器驅動，具有高耐壓和強大的抗干擾能力，顯著提升產品的可靠性。同時驅動電流和電流斜率均可調節，方便優化EMI特性。自適應PFC輸出及動態啟停功能，與后級HFB協同工作，使得能效得到非常顯著的提升，特別是平均效率和待機性能。

還可以更靈活的搭配MOSFET和GaN使用，芯片內置高壓驅動器，電路非常簡潔，有效減少零件數量并降低成本。相比直接驅動MOSFET來說，只需增添驅動電路的鉗位電路，即可直接使用GaN器件。

在今年2023年9月12日英飛凌發布了新一代PFC+HFB二合一控制器XDPS2222。支持超寬范圍5~48V輸出的USB-PD3.1應用，尤其適用于功率密度快速充電器，筆記本電路造配器、電動自行車和電動工具等應用。

英飛凌是電力系統和loT領域的全球領導者，IOT的應用非常廣泛，包括智能家居、智能醫療、智能交通、智能制造等領域。以上資料說明英飛凌在汽車、電源、單片機領域的排名。其中汽車和電源位居行業第一。

以上是詳細的目標市場細分情況，其中英飛凌在電源領域的市場占有率達到了19.7%。

XDPS2221和XDPS2222的主要應用領域一覽圖，其中XDPS2222主要應用在適配器或者48V充電領域中，還可應用在擴展塢或者游戲相關的設備上。

在高功率密度PD3.1 ERP 的應用上存在以下幾個挑戰，分別是PFC級效率是進一步提升效率的瓶頸，PD適配器的平均效率問題，5~48V超寬輸出范圍與效率存在矛盾，PWM控制器驅動GaN的電路較復雜，主控制器與SR控制器的適配問題。以上問題均是廠商在應用過程中提出或者遇到的問題。

240W HFB 控制器 XDPS2201 寬輸出、峰值功率 DC/DC演示版，在24V/10A的情況下測得峰值效率為97.6%，功率密度達到4 W/cc，演示版的部分部件采用了英飛凌生產的部件，達到了高效且小型化的設計。

140W PFC+HFB 二合一控制器 XDPS2221 PD 3.1演示版，230Vac下的峰值轉換效率可高達95%，轉換效率平均提升4~5%。將PFC控制器與XDPS2201控制器所具有的HFB強大功能相結合，可以快速打造出簡潔高效緊湊的電源設計。

240W PFC+HFB 二合一控制器 XDPS2222 PD 3.1演示版，是由英飛凌推出一代XDPS2222控制器打造而成的，可擴展至48V供電，功率密度為2.7W/cc，在203Vac情況下峰值效率可達96.8%，該演示版的半導體器件基本使用英飛凌自家產品，設計十分緊湊，空間利用率非常高。

XDPS2222相比XDPS2221有了諸多升級改進，具有緊湊14腳封裝成自適應PFC和軟開關混合反激（HFB），支持超寬范圍5~48V輸出的USB-PD3.1應用，尤其適用于高功率密度快速充電器、筆記本電腦適配器、電動自行車和電動工具等應用。根據輸入、輸出而自適應調節的PFC功能，能夠顯著提高平均效率，滿足最新的能效標準。HFB混合反激主變換級實現全共況軟開關，提供創新性的諧振電容切換功能極大地滿足更寬輸出電壓范圍的設計，進一步提高效率。

數字電源XDPS2222是一款高度集成的器件，整合了PFC升壓和混合反激式（HFB）轉換功能。可以直接搭配MOSFET或者英飛凌的GaN使用，搭配MOSFET時候無需外部驅動器，搭配英飛凌的GaN使用時可選擇單管或者半橋GaN，進行直接驅動，無需外部驅動器和限壓電路。

XDPS2222搭配Infineon的 SR+PD二合一控制器，有效簡化次級電路和提高與初級協同工作的可靠性，減少SR與初級開關的誤動作，還可以通過軟件進行控制器的參數調節，從而更好的適配產品使用。

XDPS2222的半橋諧振電容切換，諧振參數可根據需求進行更改，為高低不同的輸出電壓采用不同的諧振容容值，從而改變諧振槽路，減小低輸出電壓時的RMS電流，提高效率。切換ZCD分壓比例，根據輸出電壓高低切換ZCD分壓比例，提高ZCD電壓分辨率。

XDPS2221與XDPS2222的區別，主要是MFIO腳使用NTC做外部過溫保護；MFIO腳根據輸出電壓高低切換ZCD分壓比例，提高ZCD電壓分辨率；MFIO腳進一步根據輸出電壓切換諧振電容。

不同輸出電壓下的混合反激電流波形。諧振槽路不變的電流波形低輸出電壓下，變壓器退磁時間長。低輸出電壓下，峰值諧振電流大，RMS電流大，低效率。諧振電容切換情形下的電流波形(XDPS2222)為高低不同的輸出電壓采用不同的諧振容容值減小RMS電流，提高效率。

高集成，易設計的PFC+HFB 二合一控制器 XDPS2221/2222。能效提高單元通過600V高壓啟動單元和有源X電容放電功能實現。均內部集成3個開關驅動器，采用無磁芯變壓器，可以達到高耐壓，抗干擾能力強，高可靠性，驅動電流可調包括電流大小可調和電流斜率可調，有效優化EMI。

數字電源 XDPS2221/XDPS2222的PFC控制，具有PFC多模式工作，準諧振QR模式，谷底開通，最高頻率限制，跳頻工作，輕載間歇工作。固定開通時間控制。高PF值，低諧波畸變。與后級HFB協同工作，同步間歇工作，可以得到更好的待機效率和較小輕載或待機紋波電壓，有效減小負載切換電壓過沖。

通過PFC母線電壓自適應提高平均效率，PFC母線電壓可根據不同條件進行改變，跟隨輸入電壓，提高PFC級效率，跟隨輸出電壓，維持HFB級增益和效率，切換條件可在配置文件中自定義。

PFC自動啟停可提高輕載和待機性能。PFC根據不同的條件啟停，提高輕載和待機性能，HFB輕載間歇工作時睡眠/喚醒的狀態，根據輸出功率大小啟停，根據輸入AC電壓和輸出電壓的不同組合啟停，切換條件可在配置文件中自定義。讓啟停和輕載達到最佳的性能。

XDPS2221/XDPS2222的HFB混合反激控制的說明，拓撲的優點，相比于傳統反激，變壓器更小，初級和次級的開關應力更低。HFB混合反激控制包括峰值電流模式控制、傳遞延時補償、頻率抖動改善EMI、全工況軟開關工作、獨有ZVS脈沖插入技術實現輕載軟開關。

相比于 QR或ACF，HFB混合反激拓撲可以有效減小變壓器的功率。HFB在相同頻率下，相同的變壓器能傳輸更大的功率。

HFB 的開關管相比于QR反激/ACF具有更小的電壓應力。

HFB不同模式的波形，左邊是CRM 模式重載條件下工作，右邊是ZV-RVS模式的輕載條件，脈沖插入實現輕載時候進行軟開關。

140W 演示版效率數據，相比標準版的轉換效率，提升的效果非常明顯。

在低壓時候轉換效率可提升5%，在高壓時候轉換效率可提升4%。

本次演講的總結。XDPS2221與XDPS2222引腳兼容，但采用的部件不相同，自適應PFC母線電壓提升平均效率，特別是在適配器領域中，PFC自動啟停提高待機及輕載性能，可優化波紋或者脈沖等，HFB諧振電容切換功能輕松實現5~48V超寬輸出范圍，平衡輸出范圍和效率的問題，可以直接驅動英飛凌電流型GaN，有效減少外圍電路的設計和元器件，減干擾和走線煩惱，提升產品穩定性和性能表現，SR+PD二合一控制器(CYPAG2xx)可協同提高可靠性，可協同XDPS2221或XDPS2222產品使用，可根據需求進行參數的優化，提高整個系統的可靠性。

充電頭網總結

英飛凌發布的新一代PFC+HFB二合一控制器XDPS2222，通過本次演講，大家可以直到更多關于XDPS2222的相關信息，這款創新的控制器可實現高功率密度設計和高系統效率。XDPS2222是一款高度集成的器件，整合了PFC升壓和混合反激式（HFB）轉換功能，XDPS2222相比XDPS2221有了諸多升級改進，例如DSO-14 封裝的自適應PFC和軟開關混合反激（HFB），支持超寬范圍5~48V輸出的USB-PD3.1應用，尤其適用于高功率密度快速充電器、筆記本電腦適配器、電動自行車和電動工具等應用。

其獨特的二合一集成自適應PFC和混合反激功能，能夠有效提高平均效率，進一步提高功率密度。諧振電容切換功能可以擴展5~48V的輸出電壓，給廠商提供了一個在PD3.1EPR快速充電器、筆記本電腦適配器、電動自行車和電動工具充電器等領域中可快速應用的方案。