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比银行卡还要小的多,智融推出65W 3C口超薄氮化镓快充方案

作者:时间:2022-06-27来源:充电头网收藏


65W能够为手机和电脑提供理想的体验,同时不需要PFC,从成本和体积上都很有优势,是工厂和消费者选择的主力产品。随着近年来平面变压器技术的成熟,通过使用平面变压器取代传统绕线变压器,从常规的方块形态进化成为饼干形态,更加便于携带。



科技推出了多款可用于的协议降压二合一芯片,在车充和中应用非常广泛。推出了用于氮化镓开关管的初级主控芯片SW1106,支持直驱增强型氮化镓开关管,进一步完善氮化镓产品线,致力于推出一站式氮化镓快充电源解决方案。



充电头网已经拿到了推出的65W饼干氮化镓快充方案,这款方案采用了智融推出的初级主控芯片和降压协议芯片,为固定电压输出,搭配二次降压电路实现多口快充,满足消费者多个设备同时充电的需求。下面就对这款氮化镓快充方案进行解析,看看是如何设计的。



智融65W超薄快充方案外观



智融65W 3C口快充方案不仅小巧扁平,而且配备多达3个USB-C接口,不仅满足消费者对于“饼干”充电器需求,更进一步提升该类产品的实用性,真正做到出门一个充电器就够。



模块正面安规电容、高压滤波电解电容横置,其中两个还套有黄色胶套绝缘保护。中心区域焊接平面变压器,输出端设有小板,三个USB-C母座全部焊接在小板上。



模块侧面一览,黑色电容沉板以降低厚度。



输出端小板仅用于焊接母座,无其它器件。



板子背面设有整流桥、开关电源初次级芯片、降压协议协议IC等器件,初次级分界明显。



测得模块长度为81.47mm。



宽度为46.38mm。



厚度为12.08mm,通过三维算得模块功率密度约为1.42W/cm。



重量约为57g。



使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A协议,以及QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充协议。



PDO报文显示C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及3.3-21V3.25A三组PPS电压档位。



测得USB-C2口兼容协议和C1口的相同。



测得C2口PDO报文也和C1口的一样。



测得C3口同样支持QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充协议。



此外PDO报文也相同,即三个C口均支持65W快充输出,单口输出性能完全一样,支持功率盲插。



智融65W超薄快充方案解析



看完了外观的介绍,下面我们来从输入端开始,来看这款电源的用料和设计。



电源PCBA模块侧面一览,右侧焊接输入保险丝和EMI电路以及滤波电容。



电源输入端保险丝来自蓝宝,规格为3.15A。



保险丝后面是黄色安规X2电容和共模电感,共模电感使用绝缘线和漆包线绕制。



交流输入经过EMI电路,连接到整流桥的过孔。



充电器输入端没有焊接元件,为折叠插脚留有空间,元件放置在折叠插脚两侧的空间内部。



整流桥来自深圳市沃尔德实业有限公司,型号WRLSB80M,这颗软桥通过较软的恢复曲线,比较平滑的关断特性,可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。LSB封装,拥有良好的散热特性,帮助中大瓦数适配器提升可靠性,单颗可做60W+。



沃尔德 WRLSB80M 资料信息。



高压电解电容来自永铭,顶部套有黄色胶帽绝缘。



磁环差模电感,外套热缩管绝缘。



两颗高压电解电容并联滤波,其中一颗来自永铭



另外一颗电容来自KNSCHA科尼盛,经过整流和滤波后的直流电为开关电源初级供电。



用于高压启动电路的二极管,连接在交流输入上,同时还为安规X2电容放电。



充电器初级主控芯片来自智融,型号为SW1106,是一颗支持增强型氮化镓开关管直驱的高频反激准谐振控制器,芯片内部集成700V高压启动电路和X电容放电功能。芯片内部集成氮化镓驱动器,驱动电压为6V,可直接驱动增强型氮化镓开关管。



SW1106运行在带谷底锁定的谷底开启工作模式,并集成频率抖动功能以优化EMI性能,支持突发模式。供电采用双VDD供电设计,在输出电压USB PD宽输出场合降低控制器的功率损耗。



SW1106内部集成输入电压保护,供电过压保护,输出过压保护,逐周期电流限制,过载保护,输出过流保护,电流取样电阻开路和短路保护,芯片内置过热保护,支持外接热敏电阻进行器件过热保护,保护功能全面。



智融SW1106采用SSOP10封装,支持氮化镓快充,充电器以及开关电源应用,这颗初级控制器的推出,一方面实现了氮化镓控制器的国产化替代,另外一方面也丰富了智融在快充电源的产品线。



与控制器搭配的氮化镓功率开关管是英诺赛科INN650D150A,这是一颗耐压650V的增强型氮化镓高压单管,瞬态耐压750V,导阻150mΩ,采用DFN8*8封装。右侧两颗0.27Ω电阻并联,用于初级电流检测。



INN650D150A支持超高开关频率,无反向恢复电荷,具有极低的栅极电荷和输出电荷,符合JEDEC标准的工业应用要求,内置ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。



用于反激的RCD吸收电路,由二极管,电阻和电容组成,吸收变压器初级绕组的漏感能量。



变压器为平面变压器,磁芯缠绕黄色胶带绝缘,顶部贴有智融商标。



平面变压器次级采用铜柱焊接连接到PCB上。



两颗贴片Y电容来自禾伸堂,两颗串联获得更高的安全性。



用于输出电压反馈的EL1018光耦。



431电压基准配合光耦进行输出电压反馈。



同步整流管来自砹德曼,型号为AD120N85D5,是一颗耐压85V的NMOS管,采用DFN5*6封装。



同步整流控制器采用MPS MP6908A,最高工作频率600KHz,支持DCM/CCM/QR准谐振工作模式,内置振铃检测防止DCM和QR运行下误开通,支持逻辑电压和标准电压同步整流管。



次级滤波固态电容来自瑞隆,规格为470μF 25V,将同步整流输出滤波,为二次降压电路供电。



充电器次级采用两颗4.7μH降压电感,为两路二次降压电路,分别对应三个输出接口,可实现单口65W功率盲插,双口功率智能分配。



输出二次降压电路一览,分别有两颗降压协议芯片与对应的降压管和VBUS开关管。



这款充电器的二次降压方案采用智融新发布的SW3556解决方案,这款芯片支持双USB-C接口降压控制,内部集成多种快充协议,支持7A大电流输出,并支持双口功率盲插和独立限流。SW3556支持驱动低压氮化镓开关管,可进一步提升降压电路效率,减小充电器的体积与散热要求。



智融SW3556为同步整流降压拓扑,支持40V输入,内置同步整流降压控制器,搭配使用硅MOS或氮化镓开关管、电感电容等简单的外围器件,即可实现140W大功率输出。内置的降压控制器开关频率为125KHz,支持PFM/PWM模式运行以优化转换效率。



此外,智融SW3556支持引脚外接电阻来配置输出功率以及动态功率分配,在开发多口快充电源产品时无需外置单片机,以此实现更精简的外围并降低成本。适用于车载充电器、多充电器、插排等产品领域。



另外一路的降压协议芯片同样为SW3556。



用于二次同步降压电路的MOS管来自智融科技,丝印SWT40N45。



220μF 25V固态电容用于二次降压输出滤波。



用于USB-C口输出的VBUS开关管同样为SWT40N45。



用于双口输出的两颗VBUS开关管也是SWT40N45。



输出接口垂直焊接在小板上,小板再焊接到充电器主板上,座子与主板平行。



USB-C母座过孔焊接固定,黑色胶芯不露铜。



智融65W超薄快充方案兼容性测试



下面来看看智融的超薄快充方案对于设备的充电兼容性如何,因为充电器配备的3个接口在独立使用时的性能相同,所以此次仅测试一个USB-C接口。



iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手机,支持约27W的快充功率,使用USB-C为iPhone 13 Pro Max充电,功率为9.19V 2.92A 26.87W,USB-C完全可以满足iPhone 13 Pro Max的快充需求。



Switch底座TV模式支持PD快充,但想激活底座TV模式需要PD充电器支持15V3A及以上的PD快充档位,也就是充电器最低也要支持45W快充。使用USB-C为Switch底座TV模式供电,充电器输出功率为15.07V 0.29A 4.37W,成功点亮底座TV模式。



受限于篇幅的原因无法将所有的测试数据一一展现出来,所以最后将测试的数据汇总成表。整体来看,在参与测试的手机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑等数十台设备中都可以触发快充,部分手机充电功率甚至可以达到50W+,65W的功率也可以满足平板电脑以及部分笔记本电脑的快充需求。



柱状图部分,笔记本电脑和部分安卓机型的功率排在前面,其他设备的功率柱状图依次递减。



充电头网总结



智融最新推出的这款65W三口快充方案基于智融推出的氮化镓主控芯片SW1106开发,这款芯片内置氮化镓驱动器,可以直驱目前广泛应用的英诺赛科等品牌氮化镓开关管,支持高压启动以及分段供电,满足氮化镓快充应用。这款方案还采用了平面变压器,借助氮化镓技术高频高效的特性,实现了超薄的机身设计。



整个方案的AC-DC部分设计得非常紧凑;此外在次级侧通过两颗智融SW3556芯片实现两路降压和协议识别功能,无需外置MCU即可实现双路协调控制,高度集成的芯片设计同样实现了精简的外围电路,仅需搭配几颗降压MOS和VBUS开关管,减少PCB板占板面积。同时两颗芯片可以协同实现功率智能分配,满足任一单口输出65W、双口或三口输出功率智能分配,实现了对电源功率的充分应用。



这颗初级控制器的推出,一方面实现了氮化镓控制器的国产化替代,为氮化镓快充提供新的解决方案,减少缺货造成的损失。另外一方面也丰富了智融在快充电源的产品线,实现初次级的芯片供应,简化采购流程。




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