能華推出高可靠性65W氮化鎵筆電適配器方案

前言

　　最近充電頭網(wǎng)拿到了一款基于能華CE65H160TOAI氮化鎵功率器件的65W筆電適配器方案樣品，該方案是為配合工信部國產(chǎn)替代政策而設(shè)計。

　　該方案采用奶白色的外殼，方形，給人簡約時尚感覺；其內(nèi)部采用卡扣散熱設(shè)計方案，裝配緊湊牢固、安裝方式簡單，免除其它散熱方案所需要的生產(chǎn)夾具，降低生產(chǎn)成本，利于規(guī)?；纳a(chǎn)制造；再加上能華的低熱阻封裝TO-220的CoreGaN產(chǎn)品，使得系統(tǒng)的熱可靠性大為提高，已經(jīng)通過了環(huán)溫40°下的嚴苛可靠性測試。下面就隨小編來詳細了解該方案。

能華65W快充外觀

　　基于能華CE65H160TOAI器件設(shè)計的這款65W快充充電器采用經(jīng)典直板機身，PC阻燃材質(zhì)白色外殼，腰身高光亮面處理。

　　輸入端配備可折疊國標插腳，便攜性好。

　　輸出端是單USB-C接口。

　　適配器機身高度為61.06mm。

　　寬度為60.13mm。

　　厚度為28.47mm。

　　和蘋果61W適配器器對比，能華這款功率大體積小。

　　另外適配器凈重約為119g。

　　使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C口支持AFC、QC3.0、PD3.0、PPS、QC4+、Apple 2.4A充電協(xié)議。

　　并且具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位，以及3.3-11V3A一組PPS電壓檔位。

能華65W快充方案解析

　　拆開外殼取出PCBA模塊。

　　PCBA模塊正反面均覆蓋導(dǎo)熱墊及黃銅散熱片，雖僅僅是樣品，能華也已解決發(fā)熱、EMI等問題，客戶需要的話完全可以基于該方案進行快速量產(chǎn)上市，省時省心。

　　內(nèi)部采用卡扣散熱設(shè)計方案，裝配緊湊牢固、安裝方式簡單，利于規(guī)模化的生產(chǎn)制造。

　　測得模塊長度為54.92mm。

　　寬度為54.92mm。

　　厚度為24.37mm。

　　拆掉散熱片方便進一步了解器件信息。

　　初級高壓CoreGaN管背面貼有導(dǎo)熱絕緣墊以便于電氣絕緣且更好地散熱。

　　PCBA板正面一覽，輸入端設(shè)有延時保險絲、NTC浪涌抑制電阻、安規(guī)電容以及共模電感等器件，采用高壓電解電容進行初級側(cè)濾波，采用電解電容以及固態(tài)電容進行初級側(cè)同步整流輸出濾波，USB-C母座焊接在小板上。

　　主板背面一覽，采用兩個整流橋進行整流以及均攤發(fā)熱，光耦、兩顆貼片Y電容橫跨初次級，下方可以看到開關(guān)電源主控芯片、同步整流控制器以及同步整流管。

　　輸入端一覽，設(shè)有保險絲、電容等前面提到的器件。

　　延時保險絲特寫，規(guī)格為3.15A 250V，用于輸入過流保護。

　　黑色NTC浪涌抑制電阻，用于抑制上電浪涌電流。

　　安規(guī)X電容來自WEIDY維迪，規(guī)格為0.22μF。

　　共模電感雙線繞制，用于濾除EMI干擾。

　　兩顆黑金色電解電容來自KNSCHA科尼盛。

　　規(guī)格也都是400V 22μF。

　　模塊一側(cè)可以看到工字電感以及另外四顆黑色高壓濾波電解電容。

　　兩顆黑色高壓濾波電解電容來自TOPAZCON黃寶石，規(guī)格都是400V 22μF。

　　這一組另一顆特寫。

　　另外兩顆也是來自黃寶石，規(guī)格也是400V 22μF。

　　濾波工字電感特寫，外套絕緣管保護。

　　另一側(cè)設(shè)有主控芯片供電電容、初級開關(guān)管以及變壓器。

　　主控芯片供電電容來自黃寶石，規(guī)格為100V 4.7μF。

　　初級主控芯片采用茂睿芯MK2697G，是一顆采用SOT23-6極小封裝的高頻QR AC-DC PWM控制芯片，Vcc耐壓110V，支持9-90V Vcc供電，無需外部穩(wěn)壓電路，減小布板空間，使用更靈活。采用專利驅(qū)動技術(shù)，支持直驅(qū)增強型GaN功率器件，同時優(yōu)化SR Vds應(yīng)力，有效提高了產(chǎn)品效率及功率密度。

　　茂睿芯MK2697G具有自適應(yīng)多模式特性，滿足PD快充不同輸出電壓下的能效要求，200KHz工作頻率可以充分利用氮化鎵開關(guān)管優(yōu)勢，提高效率并減小適配器體積。

　　茂睿芯MK2697G具有輸出過壓、過功率、VCC過壓、輸入過壓保護、同步整流管短路保護等保護功能，適用于USB PD充電器和高功率密度電源應(yīng)用。

　　初級開關(guān)管采用能華CE65H160TOAI氮化鎵器件，這顆Cascode型CoreGaN器件采用能華耗盡型工藝技術(shù)，耐壓650V，瞬態(tài)耐壓900V，導(dǎo)通內(nèi)阻160mOhm，極低的門極電荷，使得器件的開關(guān)速度快，損耗低，可以大大提高系統(tǒng)能效。

　　另外其驅(qū)動電壓范圍±20V，大大提高了系統(tǒng)可靠性，并且和傳統(tǒng)的Si MOSFET驅(qū)動兼容；這顆器件采用TO-220封裝，成本低，熱容大而且熱阻小，這種封裝可以拓展器件的功率應(yīng)用范圍，有很強的散熱能力和耐熱沖擊能力，使系統(tǒng)具有更高的熱可靠性。

　　江蘇能華微電子科技發(fā)展有限公司創(chuàng)辦于2010年，是一家專業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)和銷售以氮化鎵（GaN）為代表化合物半導(dǎo)體高性能晶圓、器件的高新技術(shù)企業(yè)。公司核心技術(shù)團隊由海外歸國人才帶領(lǐng)，成員包括從外延生長、器件設(shè)計、工藝制程到封裝測試各環(huán)節(jié)的專家。

　　目前公司的產(chǎn)品線涵蓋氮化鎵外延片、氮化鎵功率場效應(yīng)管、氮化鎵集成功率器件以及氮化鎵芯片代工等。公司產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，各類產(chǎn)品已實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，并擁有一批國內(nèi)外知名客戶。

　　EL 1018光耦，用于輸出電壓反饋。

　　兩顆貼片Y電容來自四川特銳祥科技股份有限公司，具有體積小、重量輕等特色，非常適合應(yīng)用于氮化鎵快充這類高密度電源產(chǎn)品中。料號為TMY1681M。

　　特銳祥專注于被動元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，注冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類：SMD TRX及DIP TY電容器，TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應(yīng)用，為客戶提供更多的解決方案。

　　輸出端一覽，USB-C母座焊接在協(xié)議小板上，右側(cè)是輸出濾波固態(tài)電容以及輸出濾波電解電容。

　　同步整流管采用力宏微LH062N100，是一顆耐壓100V的NMOS，導(dǎo)阻6.2mΩ，采用DFN5*6封裝。

　　輸出濾波固態(tài)電容特寫，規(guī)格為25V 1000μF。

　　另一顆輸出濾波電解電容規(guī)格也是25V 1000μF。

　　協(xié)議芯片以及輸出VBUS開關(guān)管焊接在輸出端小板上，協(xié)議芯片絲印CV653，可以看出是一微的協(xié)議IC。

　　輸出VBUS開關(guān)管來自力宏微，型號LH30N03，是一顆耐壓30V的NMOS，導(dǎo)阻9mΩ，采用DFN3*3封裝。

充電頭網(wǎng)拆解總結(jié)

　　能華推出的高可靠性65W氮化鎵筆電適配器方案十分簡潔，卡扣散熱設(shè)計方案加上低熱阻封裝TO220的能華CoreGaN產(chǎn)品方案，可以大大提高筆電適配器的熱可靠性；系統(tǒng)設(shè)計特點便于規(guī)?；a(chǎn)，可節(jié)約系統(tǒng)成本為產(chǎn)品帶來有競爭性的優(yōu)勢。系統(tǒng)使用的能華CE65H160TOAI CoreGaN器件采用Cascode結(jié)構(gòu)設(shè)計，極低的門極電荷幫助提升系統(tǒng)效率，寬范圍的驅(qū)動電壓幫助提升系統(tǒng)的可靠性，同時器件優(yōu)秀的兼容性對于客戶來說，能夠幫助靈活選擇不同方案。

　　值得一提的是，能華除了在市場上已經(jīng)推出了耗盡型氮化鎵器件外，能華旗下還推出了CE65E300DNYI等增強型氮化鎵器件，有TO-220、PDFN（5*6、8*8）封裝可選并實現(xiàn)穩(wěn)定供貨，充分滿足不同客戶的選購需求。

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