精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)與傳統(tǒng)QR對(duì)充電器設(shè)計(jì)的影響

導(dǎo)讀

本期，芯朋微技術(shù)團(tuán)隊(duì)為各位fans分享65W快充方案，該優(yōu)勢方案由PN8213、PN8307P、AP2080三顆套片組合，搭配GaN或者SuperJunction器件，具有高環(huán)路穩(wěn)定度、高功率密度、50mW低待機(jī)功耗、100V全集成同步整流等多重亮點(diǎn)，并從控制原理上為各位攻城獅們分享精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)與傳統(tǒng)QR對(duì)充電器設(shè)計(jì)的影響。

三顆黃金搭檔

01PN8213：環(huán)路穩(wěn)定更佳、QR-Lock初級(jí)控制器

PN8213實(shí)現(xiàn)真正QR-Lock技術(shù)，環(huán)路高度穩(wěn)定，進(jìn)口替換的適配度更高，最高支持500kHz工作頻率，減小變壓器及輸出電容體積；典型轉(zhuǎn)換效率大于93%，提升充電器功率密度。

PN8213與海外友商相比，具備“三高一低”壓倒性優(yōu)勢替代，外圍少2-4顆（OVP復(fù)用）、1/4負(fù)載轉(zhuǎn)換效率優(yōu)于1%以上，啟動(dòng)HV耐壓高出100V，VDD耐壓高出30V，具有市電欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、原副邊防直通保護(hù)、過載保護(hù)、過溫保護(hù)等。

PN8213內(nèi)置800V高壓啟動(dòng)管和X電容放電功能，待機(jī)功耗小于50mW。

02PN8307P：全集成同步整流

PN8307P內(nèi)置100V/7mΩ智能MOSFET，自適應(yīng)死區(qū)控制，更低溫升，超高性價(jià)比。

03AP2080：兆赫茲升壓供電寬輸出（可選）

AP2080采用1.5MHz開關(guān)頻率的COT控制技術(shù)，將儲(chǔ)能電感體積降至0805封裝，任何工況下可將PN8213 供電范圍控制在11-40V，提高15-20V輸出電壓下的轉(zhuǎn)換效率。

封裝及腳位配置圖

DEMO實(shí)物圖

方案典型應(yīng)用圖

變壓器設(shè)計(jì)

初級(jí)繞組電感量 (Lp) ：320±5%uH @10kHz

磁芯：ATQ23.7

為什么鎖谷底QR-Lock技術(shù)的工作頻率更高？

PN8213采用精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)，工作頻率可達(dá)到500kHz，顯著提高充電器的功率密度。相比普通QR技術(shù)，為什么鎖谷底QR的工作頻率更高？其原理說明如下：

1?反激變換器工作在DCM/QR模式，輸出功率由下式?jīng)Q定：

2?一個(gè)開關(guān)周期由導(dǎo)通時(shí)間Ton、消磁時(shí)間Tdmg和振蕩時(shí)間Tosc組成，其表達(dá)式如下：

其中N為谷底數(shù)，大于等于1

3?綜合（1）、（2）式，可得

對(duì)于市面上常見普通QR，因谷底不鎖定，開關(guān)頻率受Tosc影響顯著，以上圖參數(shù)舉例如下：平均開關(guān)周期為7.95us(126kHz，第2谷底QR)，振蕩周期為1.5us，增加一個(gè)谷底則開關(guān)頻率降低27.8kHz，減少一個(gè)谷底則開關(guān)頻率增加56.7kHz。因此，為滿足最高頻率限制，市面上常見普通QR的平均開關(guān)頻率相對(duì)不高。

對(duì)于PN8213所采用的的精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)，在一個(gè)負(fù)載點(diǎn)附近開關(guān)頻率僅受Ipmax影響，可近似等效為定頻控制。因此，精準(zhǔn)鎖谷底QR-Lock技術(shù)相比普通QR整體工作頻率更高、環(huán)路穩(wěn)定性更佳。

平均效率

向下滑動(dòng)查看所有內(nèi)容

空載待機(jī)功耗

AP2080工作曲線

功率管應(yīng)力測試

測試條件：264Vac，20V3.25A

Q1 VDS

U1 VDS

溫度測試

90Vac，20V 3.25A

264Vac，20V 3.25A

備注：CH1：PN8213；CH2：Q1；CH4：T1 Core；CH5：T1 Wire；CH7：環(huán)溫；CH8：PN8307P

EMC測試

● EMI傳導(dǎo)、輻射滿足EN55032 Class B標(biāo)準(zhǔn)要求，裕量均大于6dB

● ESD滿足IEC61000-4-2，8kV/15kV等級(jí)要求

● EFT滿足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等級(jí)要求

● Surge滿足IEC 61000-4-5:2005，2kV等級(jí)要求

● 交流絕緣滿足3.75kVac要求

應(yīng)用要點(diǎn)

1為提升系統(tǒng)ESD能力，PN8213 HV腳外接15kΩ限流電阻，PN8307P VDD腳放置RC濾波：R推薦值10-22Ω，C推薦值0.1uF

2系統(tǒng)最高工作頻率FSW可通過PN8213的FSET腳外接電阻RFSET設(shè)置：

3為提高峰值電流控制的抗干擾性，PN8213 CS腳需放置RC濾波器：R推薦值470Ω， C推薦值100pF

4PN8213 DMG腳上的偏電阻Rup和下偏電阻Rlow可實(shí)現(xiàn)線電壓OCP補(bǔ)償、輸出OVP保護(hù)以及QR檢測三大功能，設(shè)定依據(jù)如下：

5AP2080 SW腳外接Boost電感推薦值3.3-4.7uH，0805封裝；由于PN8213供電范圍較寬(9-56V)，VDD外的Boost升壓電路可根據(jù)輸出電壓范圍選擇添加或移除。

原文標(biāo)題：【三代網(wǎng)紅】初級(jí)高適配+次級(jí)全集成，QR-Lock技術(shù)65W快充套片

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審核編輯：湯梓紅