能华推出高可靠性65W氮化镓笔电适配器方案

前言

　　最近充电头网拿到了一款基于能华CE65H160TOAI氮化镓功率器件的65W笔电适配器方案样品，该方案是为配合工信部国产替代政策而设计。

　　该方案采用奶白色的外壳，方形，给人简约时尚感觉；其内部采用卡扣散热设计方案，装配紧凑牢固、安装方式简单，免除其它散热方案所需要的生产夹具，降低生产成本，利于规模化的生产制造；再加上能华的低热阻封装TO-220的CoreGaN产品，使得系统的热可靠性大为提高，已经通过了环温40°下的严苛可靠性测试。下面就随小编来详细了解该方案。

能华65W快充外观

　　基于能华CE65H160TOAI器件设计的这款65W快充充电器采用经典直板机身，PC阻燃材质白色外壳，腰身高光亮面处理。

　　输入端配备可折叠国标插脚，便携性好。

　　输出端是单USB-C接口。

　　适配器机身高度为61.06mm。

　　宽度为60.13mm。

　　厚度为28.47mm。

　　和苹果61W适配器器对比，能华这款功率大体积小。

　　另外适配器净重约为119g。

　　使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C口支持AFC、QC3.0、PD3.0、PPS、QC4+、Apple 2.4A充电协议。

　　并且具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位，以及3.3-11V3A一组PPS电压档位。

能华65W快充方案解析

　　拆开外壳取出PCBA模块。

　　PCBA模块正反面均覆盖导热垫及黄铜散热片，虽仅仅是样品，能华也已解决发热、EMI等问题，客户需要的话完全可以基于该方案进行快速量产上市，省时省心。

　　内部采用卡扣散热设计方案，装配紧凑牢固、安装方式简单，利于规模化的生产制造。

　　测得模块长度为54.92mm。

　　宽度为54.92mm。

　　厚度为24.37mm。

　　拆掉散热片方便进一步了解器件信息。

　　初级高压CoreGaN管背面贴有导热绝缘垫以便于电气绝缘且更好地散热。

　　PCBA板正面一览，输入端设有延时保险丝、NTC浪涌抑制电阻、安规电容以及共模电感等器件，采用高压电解电容进行初级侧滤波，采用电解电容以及固态电容进行初级侧同步整流输出滤波，USB-C母座焊接在小板上。

　　主板背面一览，采用两个整流桥进行整流以及均摊发热，光耦、两颗贴片Y电容横跨初次级，下方可以看到开关电源主控芯片、同步整流控制器以及同步整流管。

　　输入端一览，设有保险丝、电容等前面提到的器件。

　　延时保险丝特写，规格为3.15A 250V，用于输入过流保护。

　　黑色NTC浪涌抑制电阻，用于抑制上电浪涌电流。

　　安规X电容来自WEIDY维迪，规格为0.22μF。

　　共模电感双线绕制，用于滤除EMI干扰。

　　两颗黑金色电解电容来自KNSCHA科尼盛。

　　规格也都是400V 22μF。

　　模块一侧可以看到工字电感以及另外四颗黑色高压滤波电解电容。

　　两颗黑色高压滤波电解电容来自TOPAZCON黄宝石，规格都是400V 22μF。

　　这一组另一颗特写。

　　另外两颗也是来自黄宝石，规格也是400V 22μF。

　　滤波工字电感特写，外套绝缘管保护。

　　另一侧设有主控芯片供电电容、初级开关管以及变压器。

　　主控芯片供电电容来自黄宝石，规格为100V 4.7μF。

　　初级主控芯片采用茂睿芯MK2697G，是一颗采用SOT23-6极小封装的高频QR AC-DC PWM控制芯片，Vcc耐压110V，支持9-90V Vcc供电，无需外部稳压电路，减小布板空间，使用更灵活。采用专利驱动技术，支持直驱增强型GaN功率器件，同时优化SR Vds应力，有效提高了产品效率及功率密度。

　　茂睿芯MK2697G具有自适应多模式特性，满足PD快充不同输出电压下的能效要求，200KHz工作频率可以充分利用氮化镓开关管优势，提高效率并减小适配器体积。

　　茂睿芯MK2697G具有输出过压、过功率、VCC过压、输入过压保护、同步整流管短路保护等保护功能，适用于USB PD充电器和高功率密度电源应用。

　　初级开关管采用能华CE65H160TOAI氮化镓器件，这颗Cascode型CoreGaN器件采用能华耗尽型工艺技术，耐压650V，瞬态耐压900V，导通内阻160mOhm，极低的门极电荷，使得器件的开关速度快，损耗低，可以大大提高系统能效。

　　另外其驱动电压范围±20V，大大提高了系统可靠性，并且和传统的Si MOSFET驱动兼容；这颗器件采用TO-220封装，成本低，热容大而且热阻小，这种封装可以拓展器件的功率应用范围，有很强的散热能力和耐热冲击能力，使系统具有更高的热可靠性。

　　江苏能华微电子科技发展有限公司创办于2010年，是一家专业设计、生产和销售以氮化镓（GaN）为代表化合物半导体高性能晶圆、器件的高新技术企业。公司核心技术团队由海外归国人才带领，成员包括从外延生长、器件设计、工艺制程到封装测试各环节的专家。

　　目前公司的产品线涵盖氮化镓外延片、氮化镓功率场效应管、氮化镓集成功率器件以及氮化镓芯片代工等。公司产品技术参数在行业中处于领先地位，各类产品已实现规模化生产，并拥有一批国内外知名客户。

　　EL 1018光耦，用于输出电压反馈。

　　两颗贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1681M。

　　特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。

　　输出端一览，USB-C母座焊接在协议小板上，右侧是输出滤波固态电容以及输出滤波电解电容。

　　同步整流管采用力宏微LH062N100，是一颗耐压100V的NMOS，导阻6.2mΩ，采用DFN5*6封装。

　　输出滤波固态电容特写，规格为25V 1000μF。

　　另一颗输出滤波电解电容规格也是25V 1000μF。

　　协议芯片以及输出VBUS开关管焊接在输出端小板上，协议芯片丝印CV653，可以看出是一微的协议IC。

　　输出VBUS开关管来自力宏微，型号LH30N03，是一颗耐压30V的NMOS，导阻9mΩ，采用DFN3*3封装。

充电头网拆解总结

　　能华推出的高可靠性65W氮化镓笔电适配器方案十分简洁，卡扣散热设计方案加上低热阻封装TO220的能华CoreGaN产品方案，可以大大提高笔电适配器的热可靠性；系统设计特点便于规模化生产，可节约系统成本为产品带来有竞争性的优势。系统使用的能华CE65H160TOAI CoreGaN器件采用Cascode结构设计，极低的门极电荷帮助提升系统效率，宽范围的驱动电压帮助提升系统的可靠性，同时器件优秀的兼容性对于客户来说，能够帮助灵活选择不同方案。

　　值得一提的是，能华除了在市场上已经推出了耗尽型氮化镓器件外，能华旗下还推出了CE65E300DNYI等增强型氮化镓器件，有TO-220、PDFN（5*6、8*8）封装可选并实现稳定供货，充分满足不同客户的选购需求。

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