今天帶來(lái)的測(cè)評(píng)是“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源” 評(píng)測(cè)。非常榮幸可以參與并且有幸的獲得“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源” 評(píng)測(cè)的資格，拿到電源的一刻，“沉甸甸”的電源讓我有了對(duì)PowiGaN電源有了想深入了解的渴望。

首先介紹一下今天的參與評(píng)測(cè)的主角“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源”。它是以 “高集成度、高效率、緊湊型” 為核心目標(biāo)，基于 Power Integrations 的 InnoSwitch5-Pro、HiperPFS-5 兩款核心 PowiGaN 器件，搭配英集芯 USB PD 控制器，構(gòu)建了兩級(jí)拓?fù)浼軜?gòu)（PFC + 反激式 DC-DC），硬件設(shè)計(jì)覆蓋電路拓?fù)?、核心器件選型、關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)、PCB 與機(jī)械結(jié)構(gòu)四大維度。

圖1 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源正面

圖2 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源背面

硬件系統(tǒng)架構(gòu)介紹

硬件系統(tǒng)采用“模塊化拆分 + 兩級(jí)功率變換” 架構(gòu)，整體分為三大核心組件（主板、有源整流橋板、USB PD 板），信號(hào)與功率流路徑如下：

功率路徑：AC 輸入 → 輸入 EMI 濾波器 → 有源整流橋 → HiperPFS-5 PFC 升壓級(jí)（DC 母線） → InnoSwitch5-Pro 反激級(jí) → USB PD 接口 → 負(fù)載

控制路徑：USB PD 控制器（IP2756）通過(guò) I2C 配置 InnoSwitch5-Pro 的輸出電壓 / 電流參數(shù) → InnoSwitch5-Pro 通過(guò) FluxLink?隔離反饋實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穩(wěn)壓 → HiperPFS-5 獨(dú)立完成功率因數(shù)校正，低功率時(shí)可被禁止以優(yōu)化效率

保護(hù)路徑：各級(jí)集成過(guò)壓 / 過(guò)流 / 過(guò)熱保護(hù) → 外部 TVS、保險(xiǎn)絲、壓敏電阻提供外圍防護(hù) → 光耦與線性穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn) PFC 使能控制。

核心器件選型介紹

1.功率變換核心器件：InnoSwitch5-Pro（U102：INN5377F-H905），集成 750V PowiGaN 開(kāi)關(guān)管、次級(jí)同步整流控制器、FluxLink 隔離反饋模塊，無(wú)需額外次級(jí)控制 IC，簡(jiǎn)化電路；

2.HiperPFS-5（U100：PFS5277F） - PFC 級(jí)控制器，集成 750V PowiGaN 開(kāi)關(guān)管、準(zhǔn)諧振 DCM PFC 控制器、X 電容放電功能，省去外部電流檢測(cè)電阻；

3.USB PD 控制器（U301：IP2756） - 協(xié)議與接口控制，支持 USB PD 3.1 EPR 協(xié)議，覆蓋 5V/3A~28V/5A 固定輸出及 15-28V 可調(diào)輸出；

上面詳細(xì)的介紹了硬件方面的“小心機(jī)”，接下來(lái)就來(lái)感受一下硬件的性能與設(shè)計(jì)的美吧。本次采用示波器+負(fù)載儀+PD誘騙器+紅外測(cè)溫儀等儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源”進(jìn)行電源紋波、功率輸出時(shí)溫升情況與性能的評(píng)測(cè)。

1、對(duì)輸出電壓的評(píng)測(cè)：由于IP2756支持5V-28VPD誘騙，因此可以實(shí)現(xiàn)不同電壓電流的輸出，但是這里要注意的是，如果想要支持28V的高壓輸出，需要數(shù)據(jù)線支持E-Marker才可以，如果使用不帶芯片的數(shù)據(jù)線，最高僅支持20V的輸出。

圖3 RDR-1002的USB PD輸出多電壓功能

2、紋波的測(cè)試：

這里官方建議使用經(jīng)改裝的示波器測(cè)試探頭，以減少干擾引起的雜散信號(hào)。如圖所示：

圖4 手冊(cè)中關(guān)于紋波測(cè)量時(shí)的方法指導(dǎo)

圖5 官方測(cè)量的紋波結(jié)果（5V與9V）

圖6 我測(cè)量的紋波結(jié)果（5V，50us/格，200Mv/格，VPP在200mV左右,截圖為232mV）

圖7 我測(cè)量的紋波結(jié)果（9V，50us/格，200Mv/格，VPP在200mV左右,截圖為294mV）

由于我沒(méi)有按照官方指導(dǎo)的更改探頭，所以測(cè)量確實(shí)有所出入，不過(guò)好結(jié)果與官方的差別不是太大。

3、溫升性能測(cè)試：

本次采用的溫度測(cè)量是DURATOOL 紅外線測(cè)溫儀，型號(hào)為WH380，其精度為0.1℃，支持-50-380℃的測(cè)量范圍。在測(cè)量之前，主板的溫度大致在21℃左右，在經(jīng)過(guò)10分鐘28V65W（這個(gè)功率下是比較常用的），的功率輸出之后，溫升為35℃左右?？偟膩?lái)說(shuō)溫升情況還是比較穩(wěn)定的。

圖8 最初主板的溫度情況

圖9 28V65W，10分鐘后，主板的溫度情況

總結(jié)

1、RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR電源的核心IC集成度高，整機(jī)相較于傳統(tǒng)方案減少 30% 以上器件數(shù)量，降低故障率；

2、PowiGaN+ZVS技術(shù)實(shí)現(xiàn)94%-95%的寬負(fù)載效率，10%輕載效率仍達(dá)89%以上，能效標(biāo)準(zhǔn)非常有優(yōu)勢(shì)；

3、經(jīng)過(guò)溫升測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其電路優(yōu)化的 PCB 布局與磁件選型，80.5×63.5×20mm尺寸實(shí)現(xiàn)140W功率輸出，應(yīng)無(wú)需大型散熱片，可以讓適配器的體積更加小巧，這是打開(kāi)市場(chǎng)的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)；

4、通過(guò)對(duì)接USB PD方案，直接支持 USB PD 3.1 EPR 全協(xié)議，可通過(guò)增加PD控制器擴(kuò)展多口輸出，功率分配通過(guò)I2C靈活配置。該功能非常靈活，而且使用場(chǎng)景豐富，非常有意義。

最后，萬(wàn)分感謝 eeworld與PI的支持，最終得以完美的完成RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源的測(cè)評(píng)。該硬件設(shè)計(jì)通過(guò)器件集成化、拓?fù)鋬?yōu)化、防護(hù)全面化，實(shí)現(xiàn)了 “高性能、小體積、低功耗” 的平衡，適用于高端筆記本適配器、多口快充排插等對(duì)功率密度和效率要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景。

請(qǐng)將我們?cè)O(shè)為“星標(biāo)”，這樣就會(huì)第一時(shí)間收到推送消息。

歡迎關(guān)注EEWorld旗下訂閱號(hào)：“機(jī)器人開(kāi)發(fā)圈”

掃碼添加小助手回復(fù)“機(jī)器人”

進(jìn)群和電子工程師們面對(duì)面交流經(jīng)驗(yàn)