今天带来的测评是“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源” 评测。非常荣幸可以参与并且有幸的获得“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源” 评测的资格,拿到电源的一刻,“沉甸甸”的电源让我有了对PowiGaN电源有了想深入了解的渴望。
首先介绍一下今天的参与评测的主角“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源”。它是以 “高集成度、高效率、紧凑型” 为核心目标,基于 Power Integrations 的 InnoSwitch5-Pro、HiperPFS-5 两款核心 PowiGaN 器件,搭配英集芯 USB PD 控制器,构建了两级拓扑架构(PFC + 反激式 DC-DC),硬件设计覆盖电路拓扑、核心器件选型、关键模块设计、PCB 与机械结构四大维度。
图1 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源正面
图2 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源背面
硬件系统架构介绍
硬件系统采用“模块化拆分 + 两级功率变换” 架构,整体分为三大核心组件(主板、有源整流桥板、USB PD 板),信号与功率流路径如下:
功率路径:AC 输入 → 输入 EMI 滤波器 → 有源整流桥 → HiperPFS-5 PFC 升压级(DC 母线) → InnoSwitch5-Pro 反激级 → USB PD 接口 → 负载
控制路径:USB PD 控制器(IP2756)通过 I2C 配置 InnoSwitch5-Pro 的输出电压 / 电流参数 → InnoSwitch5-Pro 通过 FluxLink™隔离反馈实现精准稳压 → HiperPFS-5 独立完成功率因数校正,低功率时可被禁止以优化效率
保护路径:各级集成过压 / 过流 / 过热保护 → 外部 TVS、保险丝、压敏电阻提供外围防护 → 光耦与线性稳压器实现 PFC 使能控制。
核心器件选型介绍
1.功率变换核心器件:InnoSwitch5-Pro(U102:INN5377F-H905),集成 750V PowiGaN 开关管、次级同步整流控制器、FluxLink 隔离反馈模块,无需额外次级控制 IC,简化电路;
2.HiperPFS-5(U100:PFS5277F) - PFC 级控制器,集成 750V PowiGaN 开关管、准谐振 DCM PFC 控制器、X 电容放电功能,省去外部电流检测电阻;
3.USB PD 控制器(U301:IP2756) - 协议与接口控制,支持 USB PD 3.1 EPR 协议,覆盖 5V/3A~28V/5A 固定输出及 15-28V 可调输出;
上面详细的介绍了硬件方面的“小心机”,接下来就来感受一下硬件的性能与设计的美吧。本次采用示波器+负载仪+PD诱骗器+红外测温仪等仪器,实现对“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源”进行电源纹波、功率输出时温升情况与性能的评测。
1、对输出电压的评测:由于IP2756支持5V-28VPD诱骗,因此可以实现不同电压电流的输出,但是这里要注意的是,如果想要支持28V的高压输出,需要数据线支持E-Marker才可以,如果使用不带芯片的数据线,最高仅支持20V的输出。
图3 RDR-1002的USB PD输出多电压功能
2、纹波的测试:
这里官方建议使用经改装的示波器测试探头,以减少干扰引起的杂散信号。如图所示:
图4 手册中关于纹波测量时的方法指导
图5 官方测量的纹波结果(5V与9V)
图6 我测量的纹波结果(5V,50us/格,200Mv/格,VPP在200mV左右,截图为232mV)
图7 我测量的纹波结果(9V,50us/格,200Mv/格,VPP在200mV左右,截图为294mV)
由于我没有按照官方指导的更改探头,所以测量确实有所出入,不过好结果与官方的差别不是太大。
3、温升性能测试:
本次采用的温度测量是DURATOOL 红外线测温仪,型号为WH380,其精度为0.1℃,支持-50-380℃的测量范围。在测量之前,主板的温度大致在21℃左右,在经过10分钟28V65W(这个功率下是比较常用的),的功率输出之后,温升为35℃左右。总的来说温升情况还是比较稳定的。
图8 最初主板的温度情况
图9 28V65W,10分钟后,主板的温度情况
总结
1、RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR电源的核心IC集成度高,整机相较于传统方案减少 30% 以上器件数量,降低故障率;
2、PowiGaN+ZVS技术实现94%-95%的宽负载效率,10%轻载效率仍达89%以上,能效标准非常有优势;
3、经过温升测试,发现其电路优化的 PCB 布局与磁件选型,80.5×63.5×20mm尺寸实现140W功率输出,应无需大型散热片,可以让适配器的体积更加小巧,这是打开市场的一个很大的优势;
4、通过对接USB PD方案,直接支持 USB PD 3.1 EPR 全协议,可通过增加PD控制器扩展多口输出,功率分配通过I2C灵活配置。该功能非常灵活,而且使用场景丰富,非常有意义。
最后,万分感谢 eeworld与PI的支持,最终得以完美的完成RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 电源的测评。该硬件设计通过器件集成化、拓扑优化、防护全面化,实现了 “高性能、小体积、低功耗” 的平衡,适用于高端笔记本适配器、多口快充排插等对功率密度和效率要求严苛的场景。
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