比銀行卡還要小的多，智融推出65W 3C口超薄氮化鎵快充方案

前言

65W氮化鎵充電器能夠?yàn)槭謾C(jī)和電腦提供理想的快充體驗(yàn)，同時(shí)不需要PFC，從成本和體積上都很有優(yōu)勢(shì)，是工廠(chǎng)和消費(fèi)者選擇的主力產(chǎn)品。隨著近年來(lái)平面變壓器技術(shù)的成熟，通過(guò)使用平面變壓器取代傳統(tǒng)繞線(xiàn)變壓器，充電器從常規(guī)的方塊形態(tài)進(jìn)化成為餅干形態(tài)，更加便于攜帶。

智融科技推出了多款可用于氮化鎵充電器的協(xié)議降壓二合一芯片，在車(chē)充和氮化鎵快充中應(yīng)用非常廣泛。智融推出了用于氮化鎵開(kāi)關(guān)管的初級(jí)主控芯片SW1106，支持直驅(qū)增強(qiáng)型氮化鎵開(kāi)關(guān)管，進(jìn)一步完善氮化鎵快充產(chǎn)品線(xiàn)，致力于推出一站式氮化鎵快充電源解決方案。

充電頭網(wǎng)已經(jīng)拿到了智融推出的65W餅干氮化鎵快充方案，這款方案采用了智融推出的初級(jí)主控芯片和降壓協(xié)議芯片，為固定電壓輸出，搭配二次降壓電路實(shí)現(xiàn)多口快充，滿(mǎn)足消費(fèi)者多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電的需求。下面就對(duì)這款氮化鎵快充方案進(jìn)行解析，看看是如何設(shè)計(jì)的。

智融65W超薄快充方案外觀(guān)

智融65W 3C口快充方案不僅小巧扁平，而且配備多達(dá)3個(gè)USB-C接口，不僅滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)于“餅干”充電器需求，更進(jìn)一步提升該類(lèi)產(chǎn)品的實(shí)用性，真正做到出門(mén)一個(gè)充電器就夠。

模塊正面安規(guī)電容、高壓濾波電解電容橫置，其中兩個(gè)還套有黃色膠套絕緣保護(hù)。中心區(qū)域焊接平面變壓器，輸出端設(shè)有小板，三個(gè)USB-C母座全部焊接在小板上。

模塊側(cè)面一覽，黑色電容沉板以降低厚度。

輸出端小板僅用于焊接母座，無(wú)其它器件。

板子背面設(shè)有整流橋、開(kāi)關(guān)電源初次級(jí)芯片、降壓協(xié)議協(xié)議IC等器件，初次級(jí)分界明顯。

測(cè)得模塊長(zhǎng)度為81.47mm。

寬度為46.38mm。

厚度為12.08mm，通過(guò)三維算得模塊功率密度約為1.42W/cm。

重量約為57g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測(cè)得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A協(xié)議，以及QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協(xié)議。

PDO報(bào)文顯示C1口具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位，以及3.3-21V3.25A三組PPS電壓檔位。

測(cè)得USB-C2口兼容協(xié)議和C1口的相同。

測(cè)得C2口PDO報(bào)文也和C1口的一樣。

測(cè)得C3口同樣支持QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協(xié)議。

此外PDO報(bào)文也相同，即三個(gè)C口均支持65W快充輸出，單口輸出性能完全一樣，支持功率盲插。

智融65W超薄快充方案解析

看完了外觀(guān)的介紹，下面我們來(lái)從輸入端開(kāi)始，來(lái)看這款電源的用料和設(shè)計(jì)。

電源PCBA模塊側(cè)面一覽，右側(cè)焊接輸入保險(xiǎn)絲和EMI電路以及濾波電容。

電源輸入端保險(xiǎn)絲來(lái)自藍(lán)寶，規(guī)格為3.15A。

保險(xiǎn)絲后面是黃色安規(guī)X2電容和共模電感，共模電感使用絕緣線(xiàn)和漆包線(xiàn)繞制。

交流輸入經(jīng)過(guò)EMI電路，連接到整流橋的過(guò)孔。

充電器輸入端沒(méi)有焊接元件，為折疊插腳留有空間，元件放置在折疊插腳兩側(cè)的空間內(nèi)部。

整流橋來(lái)自深圳市沃爾德實(shí)業(yè)有限公司，型號(hào)WRLSB80M，這顆軟橋通過(guò)較軟的恢復(fù)曲線(xiàn)，比較平滑的關(guān)斷特性，可以降低二極管結(jié)電容達(dá)到非常少的諧波振蕩產(chǎn)生的效果。LSB封裝，擁有良好的散熱特性，幫助中大瓦數(shù)適配器提升可靠性，單顆可做60W+。

沃爾德 WRLSB80M 資料信息。

高壓電解電容來(lái)自永銘，頂部套有黃色膠帽絕緣。

磁環(huán)差模電感，外套熱縮管絕緣。

兩顆高壓電解電容并聯(lián)濾波，其中一顆來(lái)自永銘。

另外一顆電容來(lái)自KNSCHA科尼盛，經(jīng)過(guò)整流和濾波后的直流電為開(kāi)關(guān)電源初級(jí)供電。

用于高壓?jiǎn)?dòng)電路的二極管，連接在交流輸入上，同時(shí)還為安規(guī)X2電容放電。

充電器初級(jí)主控芯片來(lái)自智融，型號(hào)為SW1106，是一顆支持增強(qiáng)型氮化鎵開(kāi)關(guān)管直驅(qū)的高頻反激準(zhǔn)諧振控制器，芯片內(nèi)部集成700V高壓?jiǎn)?dòng)電路和X電容放電功能。芯片內(nèi)部集成氮化鎵驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電壓為6V，可直接驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)型氮化鎵開(kāi)關(guān)管。

SW1106運(yùn)行在帶谷底鎖定的谷底開(kāi)啟工作模式，并集成頻率抖動(dòng)功能以?xún)?yōu)化EMI性能，支持突發(fā)模式。供電采用雙VDD供電設(shè)計(jì)，在輸出電壓USB PD寬輸出場(chǎng)合降低控制器的功率損耗。

SW1106內(nèi)部集成輸入電壓保護(hù)，供電過(guò)壓保護(hù)，輸出過(guò)壓保護(hù)，逐周期電流限制，過(guò)載保護(hù)，輸出過(guò)流保護(hù)，電流取樣電阻開(kāi)路和短路保護(hù)，芯片內(nèi)置過(guò)熱保護(hù)，支持外接熱敏電阻進(jìn)行器件過(guò)熱保護(hù)，保護(hù)功能全面。

智融SW1106采用SSOP10封裝，支持氮化鎵快充，充電器以及開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用，這顆初級(jí)控制器的推出，一方面實(shí)現(xiàn)了氮化鎵控制器的國(guó)產(chǎn)化替代，另外一方面也豐富了智融在快充電源的產(chǎn)品線(xiàn)。

與控制器搭配的氮化鎵功率開(kāi)關(guān)管是英諾賽科INN650D150A，這是一顆耐壓650V的增強(qiáng)型氮化鎵高壓?jiǎn)喂?，瞬態(tài)耐壓750V，導(dǎo)阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。右側(cè)兩顆0.27Ω電阻并聯(lián)，用于初級(jí)電流檢測(cè)。

INN650D150A支持超高開(kāi)關(guān)頻率，無(wú)反向恢復(fù)電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用要求，內(nèi)置ESD保護(hù)，符合RoHS、無(wú)鉛、歐盟REACH法規(guī)。

用于反激的RCD吸收電路，由二極管，電阻和電容組成，吸收變壓器初級(jí)繞組的漏感能量。

變壓器為平面變壓器，磁芯纏繞黃色膠帶絕緣，頂部貼有智融商標(biāo)。

平面變壓器次級(jí)采用銅柱焊接連接到PCB上。

兩顆貼片Y電容來(lái)自禾伸堂，兩顆串聯(lián)獲得更高的安全性。

用于輸出電壓反饋的EL1018光耦。

431電壓基準(zhǔn)配合光耦進(jìn)行輸出電壓反饋。

同步整流管來(lái)自砹德曼，型號(hào)為AD120N85D5，是一顆耐壓85V的NMOS管，采用DFN5*6封裝。

同步整流控制器采用MPS MP6908A，最高工作頻率600KHz，支持DCM/CCM/QR準(zhǔn)諧振工作模式，內(nèi)置振鈴檢測(cè)防止DCM和QR運(yùn)行下誤開(kāi)通，支持邏輯電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓同步整流管。

次級(jí)濾波固態(tài)電容來(lái)自瑞隆，規(guī)格為470μF 25V，將同步整流輸出濾波，為二次降壓電路供電。

充電器次級(jí)采用兩顆4.7μH降壓電感，為兩路二次降壓電路，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)輸出接口，可實(shí)現(xiàn)單口65W功率盲插，雙口功率智能分配。

輸出二次降壓電路一覽，分別有兩顆降壓協(xié)議芯片與對(duì)應(yīng)的降壓管和VBUS開(kāi)關(guān)管。

這款充電器的二次降壓方案采用智融新發(fā)布的SW3556解決方案，這款芯片支持雙USB-C接口降壓控制，內(nèi)部集成多種快充協(xié)議，支持7A大電流輸出，并支持雙口功率盲插和獨(dú)立限流。SW3556支持驅(qū)動(dòng)低壓氮化鎵開(kāi)關(guān)管，可進(jìn)一步提升降壓電路效率，減小充電器的體積與散熱要求。

智融SW3556為同步整流降壓拓?fù)?，支?0V輸入，內(nèi)置同步整流降壓控制器，搭配使用硅MOS或氮化鎵開(kāi)關(guān)管、電感電容等簡(jiǎn)單的外圍器件，即可實(shí)現(xiàn)140W大功率輸出。內(nèi)置的降壓控制器開(kāi)關(guān)頻率為125KHz，支持PFM/PWM模式運(yùn)行以?xún)?yōu)化轉(zhuǎn)換效率。

此外，智融SW3556支持引腳外接電阻來(lái)配置輸出功率以及動(dòng)態(tài)功率分配，在開(kāi)發(fā)多口快充電源產(chǎn)品時(shí)無(wú)需外置單片機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)更精簡(jiǎn)的外圍并降低成本。適用于車(chē)載充電器、多口充電器、插排等產(chǎn)品領(lǐng)域。

另外一路的降壓協(xié)議芯片同樣為SW3556。

用于二次同步降壓電路的MOS管來(lái)自智融科技，絲印SWT40N45。

220μF 25V固態(tài)電容用于二次降壓輸出濾波。

用于USB-C口輸出的VBUS開(kāi)關(guān)管同樣為SWT40N45。

用于雙口輸出的兩顆VBUS開(kāi)關(guān)管也是SWT40N45。

輸出接口垂直焊接在小板上，小板再焊接到充電器主板上，座子與主板平行。

USB-C母座過(guò)孔焊接固定，黑色膠芯不露銅。

智融65W超薄快充方案兼容性測(cè)試

下面來(lái)看看智融的超薄快充方案對(duì)于設(shè)備的充電兼容性如何，因?yàn)槌潆娖髋鋫涞?個(gè)接口在獨(dú)立使用時(shí)的性能相同，所以此次僅測(cè)試一個(gè)USB-C接口。

iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手機(jī)，支持約27W的快充功率，使用USB-C為iPhone 13 Pro Max充電，功率為9.19V 2.92A 26.87W，USB-C完全可以滿(mǎn)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充電器支持15V3A及以上的PD快充檔位，也就是充電器最低也要支持45W快充。使用USB-C為Switch底座TV模式供電，充電器輸出功率為15.07V 0.29A 4.37W，成功點(diǎn)亮底座TV模式。

受限于篇幅的原因無(wú)法將所有的測(cè)試數(shù)據(jù)一一展現(xiàn)出來(lái)，所以最后將測(cè)試的數(shù)據(jù)匯總成表。整體來(lái)看，在參與測(cè)試的手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)、筆記本電腦等數(shù)十臺(tái)設(shè)備中都可以觸發(fā)快充，部分手機(jī)充電功率甚至可以達(dá)到50W+，65W的功率也可以滿(mǎn)足平板電腦以及部分筆記本電腦的快充需求。

柱狀圖部分，筆記本電腦和部分安卓機(jī)型的功率排在前面，其他設(shè)備的功率柱狀圖依次遞減。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

智融最新推出的這款65W三口快充方案基于智融推出的氮化鎵主控芯片SW1106開(kāi)發(fā)，這款芯片內(nèi)置氮化鎵驅(qū)動(dòng)器，可以直驅(qū)目前廣泛應(yīng)用的英諾賽科等品牌氮化鎵開(kāi)關(guān)管，支持高壓?jiǎn)?dòng)以及分段供電，滿(mǎn)足氮化鎵快充應(yīng)用。這款方案還采用了平面變壓器，借助氮化鎵技術(shù)高頻高效的特性，實(shí)現(xiàn)了超薄的機(jī)身設(shè)計(jì)。

整個(gè)方案的AC-DC部分設(shè)計(jì)得非常緊湊；此外在次級(jí)側(cè)通過(guò)兩顆智融SW3556芯片實(shí)現(xiàn)兩路降壓和協(xié)議識(shí)別功能，無(wú)需外置MCU即可實(shí)現(xiàn)雙路協(xié)調(diào)控制，高度集成的芯片設(shè)計(jì)同樣實(shí)現(xiàn)了精簡(jiǎn)的外圍電路，僅需搭配幾顆降壓MOS和VBUS開(kāi)關(guān)管，減少PCB板占板面積。同時(shí)兩顆芯片可以協(xié)同實(shí)現(xiàn)功率智能分配，滿(mǎn)足任一單口輸出65W、雙口或三口輸出功率智能分配，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源功率的充分應(yīng)用。

這顆初級(jí)控制器的推出，一方面實(shí)現(xiàn)了氮化鎵控制器的國(guó)產(chǎn)化替代，為氮化鎵快充提供新的解決方案，減少缺貨造成的損失。另外一方面也豐富了智融在快充電源的產(chǎn)品線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)初次級(jí)的芯片供應(yīng)，簡(jiǎn)化采購(gòu)流程。