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Power Integrations（以下簡稱：PI）近期推出了一款適用于電動兩輪車充電器應(yīng)用的 720W 電源參考設(shè)計(jì)方案 RDK-1063。該設(shè)計(jì)具有超過95%的端到端系統(tǒng)效率，并具有恒壓與恒流模式控制。

該方案同時(shí)采用了PI的CAPZero-3零功耗X電容自動快速放電IC、HiperPFS-3功率因數(shù)校正IC、HiperLCS-2 LLC芯片組，以及900V InnoSwitch3-EP反激式開關(guān)IC。

RDK-1063 方案概述

RDK-1063 輸入電壓范圍覆蓋 170V 至 280VAC，適用于全球多數(shù)單相交流電網(wǎng)，能夠連續(xù)輸出 720W 功率，支持 26V 至 60V 的寬輸出電壓范圍和最高 12A 的恒流輸出。這種寬范圍設(shè)計(jì)特別適合 48V 或 60V 電池組的充電需求，同時(shí)也可擴(kuò)展至其他需要類似功率水平的工業(yè)或消費(fèi)級設(shè)備。

該方案在滿載條件下效率可達(dá) 94.8% 至 95.2%，在 230VAC 輸入時(shí)效率超過 94%。這種高效率得益于 LLC 諧振拓?fù)涞母哳l運(yùn)行，開關(guān)頻率最高可達(dá) 360kHz，從而有效減小了磁性元件的體積和整體熱損耗。同時(shí)，功率因數(shù)超過 0.99，輸入電流諧波失真極低，無負(fù)載輸入功率控制在 1.5W 以下，充分滿足國際能效和綠色電源標(biāo)準(zhǔn)的要求。電壓調(diào)節(jié)精度達(dá)到 ±1%，電流調(diào)節(jié)精度 ±5%，確保了充電過程的穩(wěn)定性和安全性。

核心芯片技術(shù)

RDK-1063 同時(shí)采用了 PI 的 CAPZero-3 零功耗 X 電容自動快速放電 IC、HiperPFS-3 功率因數(shù)校正 IC、HiperLCS-2 LLC 芯片組，以及 900V InnoSwitch3-EP 反激式開關(guān) IC。

RDK-1063 的核心架構(gòu)由兩級功率轉(zhuǎn)換組成。前端采用 HiperPFS-3（PFS7539L）集成 CCM Boost PFC 控制器與功率 MOSFET，提供穩(wěn)定的 385V 中間母線電壓。HiperPFS-3 集成了一個 600V 的 MOSFET、一個控制器和一個具有超低反向恢復(fù)特性的 Qspeed 二極管，采用單片的薄型功率封裝，消除了外部電流檢測電阻以及相關(guān)的功率損耗，其內(nèi)部采用了無損耗的 SenseFET 檢測方法，同時(shí)還簡化了 EMI 濾波電路的設(shè)計(jì)，更加容易滿足 EMI 的要求。

主 LLC 階段原理圖

HiperLCS-2芯片組構(gòu)成方案核心：初級側(cè)采用集成雙600V MOSFET的半橋芯片，次級側(cè)為同步整流控制器。半橋芯片內(nèi)置控制器與多種保護(hù)功能；次級側(cè)通過FluxLink磁感隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)4kV加強(qiáng)絕緣，無需光耦，可靠性更高。

芯片外露陶瓷導(dǎo)熱墊便于散熱，優(yōu)化溫升與成本。方案通過內(nèi)置同步整流管理提升效率，并搭配InnoSwitch-3-EP芯片簡化輔助電源設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自偏置啟動。

CV/CC 控制器部分原理圖

RDK-1063也提供了靈活的恒壓（CV）和恒流（CC）模式支持。工程師可以靈活地選擇使用固定配置，或采用具有 DAC 或 PWM 輸出的 MCU 與 CAN 子板組合方案。

在固定配置中，方案內(nèi)置模擬反饋回路，通過板上可調(diào)電阻設(shè)定固定的 CC 閾值和 CV 閾值，實(shí)現(xiàn)自動模式切換，即當(dāng)負(fù)載電流需求超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)入恒流模式，達(dá)到電壓閾值后平滑過渡至恒壓模式。這種配置可設(shè)定默認(rèn)的充電方式。

在 MCU 和 CAN 子板配置中，設(shè)計(jì)預(yù)留了外部接口，可通過連接器接入 MCU 或 CAN 通信模塊，利用 PWM 信號動態(tài)調(diào)整參考電壓，從而實(shí)時(shí)控制 CC/CV 充電特性，進(jìn)而控制 60V/12A 輸出的具體工作點(diǎn)，支持多階段智能充電算法，滿足從簡單固定充電到復(fù)雜電池管理系統(tǒng)的多樣化需求。

該方案采用雙層 FR4 PCB 板，集成垂直安裝的 PQ35/35 變壓器和底部散熱器，磁性元件使用利茲線繞制，進(jìn)一步縮小了整體體積，使其特別適合小型充電器外殼的集成。

保護(hù)功能全面覆蓋輸入過壓 / 欠壓、輸出過壓 / 過流 / 短路、PFC 過流以及 X 電容快速放電等機(jī)制，確保系統(tǒng)在各種故障條件下的可靠性和安全性。

RDK-1063 是一套成熟且實(shí)用性很強(qiáng)的 720W 充電器參考方案。該方案通過高效的兩級拓?fù)?、先進(jìn)的芯片集成和靈活的控制方式，在有限空間里實(shí)現(xiàn)了 95% 的滿載效率、極低的待機(jī)功耗以及可靠的 CV/CC 性能。

這款參考設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)師可以構(gòu)建出效率高于 94% 的緊湊型便攜式電動車充電器，非常適合電動兩輪車和電動工具這類對體積、成本和效率都有嚴(yán)格要求的場景。