發表日期 2/24/2022, 3:24:50 PM
氮化鎵快充經過多年來的發展,已經從65W單口發展到100W多個輸齣口,輸齣功率不斷增大的同時,接口也越來越多,可以同時為手機和筆記本充電。但是100W的充電器,輸齣功率實在有限,隻能為單台筆記本快充,製約瞭使用體驗。
研吉電子推齣瞭一款輸齣功率達200W,具備三個USB-C輸齣口的氮化鎵快充電源方案。通過使用MPS的HR1211控製器方案,搭配四顆GaN Systems氮化鎵開關管,以及泰科天潤碳化矽二極管,組成大功率LLC開關電源,並使用MPS同步降壓控製器搭配耕源CY2332協議芯片進行獨立的接口輸齣控製。
研吉電子推齣的200W氮化鎵快充方案,任意單口均可輸齣100W,多口輸齣時功率智能分配,無需外置單片機進行功率分配,電路更加簡潔。得益於使用瞭高性能的PFC+LLC電源方案,以及使用瞭氮化鎵開關管,電源方案的尺寸僅為95*22*55mm,方案重量為150剋,闆端功率密度達到瞭1.74W/cm 。
一、研吉電子200W氮化鎵快充方案外觀
研吉電子200W氮化鎵快充方案采用PFC+LLC架構,輸齣固定直流電,搭配三路獨立的同步整流以及協議芯片,實現任意接口100W輸齣。
電源方案采用五塊小闆和一塊大闆組閤的焊接方式,輸入端小闆焊接EMI濾波電路,右側小闆為HR1211二閤一控製器,左下三塊小闆為獨立降壓輸齣。
背麵是PFC升壓電路、次級同步整流電路以及兩顆輸入整流橋。
電源側麵依次是電解電容,PFC升壓電感,濾波電感以及輸入EMI濾波小闆。
輸齣側是三路相同的降壓協議小闆,濾波固態電容以及變壓器。
側麵小闆焊接MPS HR1211 PFC+LLC控製器。
輸齣小闆上焊接MPS MP9928同步整流降壓控製器和耕源CY2332協議芯片。
使用遊標卡尺測得電源長度約為95mm。
寬度約為55mm。
厚度約為22mm。
測得重量為150.7g。
電源正麵元件布局閤理緊湊,電源路徑條理清晰。初次級電路之間開槽,用於放置隔離闆。
與蘋果140W氮化鎵電源體積對比,研吉200W電源方案較為修長。
二、研吉電子200W氮化鎵快充方案解析
研吉電子200W氮化鎵快充方案使用MPS HR1211進行PFC和LLC控製,其中HR1211內置的PFC支持CCM模式,使用碳化矽二極管降低反嚮恢復帶來的損耗。同時在PFC和LLC級均使用GaN Systems的氮化鎵開關管,顯著提升電源開關頻率,從而縮小體積。
電源輸入端使用兩顆整流橋,半橋接法分攤發熱,降低局部溫升。
開關電源初級采用MPS HR1211 控製器,這款控製器內部集成多模式PFC控製器和LLC控製器。PFC控製器支持重載下CCM運行模式和輕載下DCM模式,LLC級采用電流模式控製,可實現電源的高穩定性和快速響應。
HR1211采用數字環路控製,芯片參數可靈活配置,並且支持密碼保護加密,具有寬泛的適用性和加強的安全性。
PFC升壓開關管采用GaN Systems GS-065-011-1-L,絲印GS6511-1L。這是一顆650V耐壓的氮化鎵器件,導阻150mΩ,采用DFN5*6封裝。這裏使用兩顆並聯用於分攤發熱,降低溫升。
PFC升壓碳化矽二極管采用泰科天潤 G5S06506QT 碳化矽二極管,耐壓650V,采用DFN8*8封裝,最高工作溫度150℃。
用於PFC旁路的二極管,在上電時為電解電容充電。
LLC開關管與PFC開關管同一型號,均為GaN Systems GS-065-011-1-L。
次級同步整流控製器采用MPS MP6925,支持雙路LLC同步整流,具有更強的抗乾擾能力和快速關斷功能,支持CCM和DCM工作模式。
同步整流管采用恒泰柯 GN053N06SL NMOS,耐壓60V,導阻5.3mΩ,采用DFN5*6封裝。使用兩顆用於LLC同步整流。
光耦來自CT Micro,CT1019,用於輸齣電壓反饋。
輸齣濾波電容使用兩顆820μF 25V固態電容並聯。
輸齣采用MPS MP9928同步整流控製器,由協議芯片控製實現USB PD寬電壓輸齣。
協議芯片采用耕源CY2332,是一顆用於USB-C接口的控製器,具有GPIO引腳,可配置多顆芯片通信,無需外置單片機即可實現多口輸齣自動降功率。
輸齣VBUS開關管,英飛淩BSC0703LS,耐壓60V,導阻6.5mΩ,采用DFN5*6封裝。
USB-C母座采用過孔焊接,十分牢靠。
充電頭網總結
研吉電子推齣的200W氮化鎵快充方案,使用瞭高集成MPS電源主控,搭配GaN Systems氮化鎵開關管。通過高性能電源架構以及第三代半導體器件的應用,大幅縮小瞭電源體積。同時高集成度的協議方案,無需協同使用單片機,避免長短料問題。
研吉電子以客戶為中心,提供專業的電源解決方案及一站式物料供應。研吉電子具有雄厚的研發能力,可大幅縮短電源産品研發周期,搶占先機。