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65W氮化镓充电器不需要为手机和电脑提供理想的快速充电体验PFC,它在成本和体积方面都有优势,是工厂和消费者选择的主要产品。随着近年来平面变压器技术的成熟,充电器从传统的方形变成饼干,更容易携带。
智荣科技推出了多种可用于氮化镓充电器的协议降压二合一芯片,广泛应用于汽车充电和氮化镓快速充电。智荣推出了氮化镓开关管的主控芯片SW支持直驱增强型氮化镓开关管,进一步完善氮化镓快充产品线,致力于推出一站式氮化镓快充电源解决方案。
智融推出的充电头网已获得65W饼干氮化镓快速充电方案采用智融推出的初级主控芯片和降压协议芯片,实现固定电压输出和二次降压电路多口快速充电,满足消费者多台设备同时充电的需求。以下是氮化镓快速充电方案的分析,看看它是如何设计的。
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智融65W 3C口快充方案不仅小巧扁平,而且多达3个USB-C接口不仅能满足消费者对饼干充电器的需求,还能进一步提高此类产品的实用性,真正做到外出充电器就够了。
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模块正面安全电容器和高压滤波电解电容器水平放置,其中两个还配有黄色橡胶套绝缘保护。平面变压器焊接在中心区域,输出端有三个小板USB-C所有的母座都焊接在小板上。
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黑色电容沉板可以降低模块侧面的厚度。
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输出端小板仅用于焊接母座,无其他设备。
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板背面设有整流桥、开关电源初级芯片、降压协议IC等设备,初级分界明显。
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模块长度为81.47mm。
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宽度为46.38mm。
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厚度为12.08mm,通过三维计算的模块功率密度约为1.42W/cm。
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重量约为57g。
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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。
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PDO报文显示C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档和三组.3-21V3.25A三组PPS电压档位。
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测得USB-C两口兼容协议和C1口的相同。
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测得C2口PDO报文也和C1口的一样。
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测得C3口同样支持QC3 、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充协议。
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此外PDO也就是说,三个C口支持65W快速充电输出,单口输出性能完全相同,支持功率盲插。
在阅读了外观介绍后,让我们从输入端开始,看看这个电源的材料和设计。
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电源PCBA模块侧面清单,右侧焊接输入保险丝和EMI电路及滤波电容器。
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电源输入端的保险丝来自蓝宝,规格为3.15A。
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保险丝后面是黄色安全X2电容和共模电感,共模电感绕绝缘线和漆包线。
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通过交流输入EMI电路,连接到整流桥的过孔。
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充电器输入端无焊接元件,为折叠插脚留有空间,元件放置在折叠插脚两侧的空间内。
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深圳桥来自深圳沃尔德实业有限公司WRLSB80M,该软桥通过柔软的恢复曲线和相对平滑的关闭特性,可以减少二极管结电容,达到很少的谐波振荡效果。LSB包装具有良好的散热特性,有助于提高中大瓦数适配器的可靠性。一个可以做60W 。
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沃尔德 WRLSB80M 资料信息。
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高压电解电容器来自永铭,顶部有黄色胶帽绝缘。
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磁环差模电感,外套热缩管绝缘。
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两个高压电解电容并联滤波器,其中一个来自永铭。
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另一个电容器来自KNSCHA整流和滤波后的直流电源是开关电源的初级电源。
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用于高压启动电路的二极管连接到交流输入,也是安全的X2电容放电。
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充电器主控芯片来自智融,型号为SW1106是一种高频反激准谐振控制器,支持增强型氮化镓开关管直驱,芯片内集成700V高压启动电路和X电容放电功能。氮化镓驱动器集成在芯片内,驱动电压为6V,可直接驱动增强型氮化镓开关管。
SW1106在带谷底锁定的谷底开启工作模式,集成频率抖动功能优化EMI性能,支持突发模式。双重供电。VDD供电设计,输出电压USB PD减少控制器在宽输出场合的功耗。
SW1106集成输入电压保护、供电过压保护、输出过压保护、循环电流限制、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、支持设备过热保护的外部热敏电阻、综合保护功能。
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智融SW1106采用SSOP10包装支持氮化镓快速充电、充电器和开关电源的应用。该初级控制器的推出一方面实现了氮化镓控制器的定位替代,另一方面也丰富了快速充电电源产品线的智能融合。
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与控制器相匹配的氮化镓功率开关管是英诺赛科INN650D150A,这是耐压650V增强型氮化镓高压单管,瞬态耐压750V,导阻150mΩ,采用DFN8*8包装。右边两个0.27Ω初级电流检测采用并联电阻。
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INN650D150A支持超高开关频率,无反向恢复电荷,栅极电荷和输出电荷极低,符合要求JEDEC内置标准工业应用要求ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。
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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泄漏能量。
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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。
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平面变压器采用铜柱焊接连接PCB上。
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两个贴片Y电容器来自和伸堂,两个串联获得更高的安全性。
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用于输出电压反馈EL1018光耦。
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431电压基准与光耦合输出电压反馈。
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同步整流管来自苏德曼,型号为AD120N85D5.耐压85V的NMOS管,采用DFN5*6封装。
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采用同步整流控制器MPS MP6908A,最高工作频率600KHz,支持DCM/CCM/QR准谐振工作模式,防止内置振铃检测DCM和QR支持逻辑电压和标准电压同步整流管。
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瑞隆规格为470μF 25V,二次降压电路将同步整流输出滤波器。
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充电器级别为两个4.7μH降压电感是两路二次降压电路,对应三个输出接口,单口65W功率盲插,智能分配双口功率。
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输出二次降压电路清单分别有两个降压协议芯片和相应的降压管VBUS开关管。
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该充电器的二次降压方案采用智融新发布的SW该芯片支持3556解决方案USB-C接口降压控制,内部集成各种快速充电协议,支持7A大电流输出,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,可进一步提高降压电路效率,降低充电器的体积和散热要求。
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智融SW3556支持同步整流降压拓扑40V输入,内置同步整流降压控制器,使用硅MOS或者简单的外围设备,如氮化镓开关管和电感电容器,可以实现140W大功率输出。内置降压控制器开关频率为125KHz,支持PFM/PWM优化转换效率。
此外,智融SW3556支持引脚外部电阻配置输出功率和动态功率分配。在开发多口快速充电源产品时,不需要外部单片机,以实现更简化的外围,降低成本。适用于车载充电器、多口充电器、插头等产品领域。
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另外,一路降压协议芯片也是SW3556。
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用于二次同步降压电路MOS管道来自智融科技,丝印SWT40N45。
220μF 25V二次降压输出滤波采用固态电容。
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用于USB-C口输出的VBUS开关管也是如此SWT40N45。
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两个用于双口输出VBUS开关管也是SWT40N45。
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输出接口垂直焊接在小板上,小板焊接到充电器主板上,座椅与主板平行。
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USB-C母座过孔焊接固定,黑色胶芯不露铜。
让我们来看看智荣的超薄快速充电方案对设备的充电兼容性。由于充电器配备的三个接口在独立使用时性能相同,这次只测试了一个USB-C接口。
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iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手机,支持约27W快充功率,使用USB-C为iPhone 13 Pro Max充电,功率9.19V 2.92A 26.87W,USB-C完全满足iPhone 13 Pro Max快充需求。
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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快速充电档,即最低充电器支持45W快充。使用USB-C为Switch底座TV模式供电,充电器输出功率15.07V 0.29A 4.37W,成功点亮底座TV模式。
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由于篇幅有限,所有测试数据无法一一显示,因此最终将测试数据汇总成表。总的来说,快速充电可以在参与测试的手机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑等数十台设备中触发,部分手机的充电功率甚至可以达到50W ,65W功率还可以满足平板电脑和一些笔记本电脑的快速充电需求。
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在柱状图部分,笔记本电脑和一些安卓机型的功率排在前面,其他设备的功率柱状图依次下降。
智融最新推出的65款W基于智融推出的氮化镓主控芯片,三口快充方案SW1106开发,该芯片内置氮化镓驱动,可直接驱动英诺赛科等广泛应用的氮化镓开关管,支持高压启动和分段供电,满足氮化镓快速充电的应用。该方案还采用了平面变压器,借助氮化镓技术的高频高效特性,实现了超薄的机身设计。
整个方案的AC-DC部分设计非常紧凑;此外,二级侧通过两个智融SW3556芯片无需外置即可实现两路降压和协议识别功能MCU可实现双路协调控制,高度集成的芯片设计也实现了简化的外围电路,只需搭配几个降压MOS和VBUS减少开关管PCB板占板面积。同时,两个芯片可以协同实现功率智能分配,满足任何单口输出65W、智能分配双口或三口输出功率,充分利用电源功率。
一方面,该初级控制器的推出实现了氮化镓控制器的定位替代,为氮化镓快速充电提供了新的解决方案,减少了缺货造成的损失。另一方面,它还丰富了快速充电的产品线,实现了初级芯片供应,简化了采购过程。
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