智融65W超薄快充方案介紹

前言

65W氮化鎵充電器能夠為手機和電腦提供理想的快充體驗，同時不需要PFC，從成本和體積上都很有優(yōu)勢，是工廠和消費者選擇的主力產(chǎn)品。隨著近年來平面變壓器技術(shù)的成熟，通過使用平面變壓器取代傳統(tǒng)繞線變壓器，充電器從常規(guī)的方塊形態(tài)進化成為餅干形態(tài)，更加便于攜帶。

過去幾年，智融科技推出的多款可用于氮化鎵充電器的協(xié)議降壓二合一芯片，在車充和氮化鎵快充中應(yīng)用非常廣泛。近日，智融科技發(fā)布了全新的ACDC產(chǎn)品，用于氮化鎵開關(guān)管的初級主控芯片SW1106，支持直驅(qū)增強型氮化鎵開關(guān)管，進一步完善氮化鎵快充產(chǎn)品線，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現(xiàn)多口快充，滿足消費者多個設(shè)備同時充電的需求。下面就對這款氮化鎵快充方案進行解析，看看是如何設(shè)計的。

智融65W超薄快充方案介紹

智融65W 3C口快充方案不僅小巧扁平，而且配備多達3個USB-C接口，實測三維僅81*46*12mm，功率密度約為1.42W/cm3，重量約為57g。不僅滿足消費者對于“餅干”充電器需求，更進一步提升該類產(chǎn)品的實用性，真正做到出門一個充電器就夠。

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

板子背面設(shè)有整流橋、開關(guān)電源初次級芯片、降壓協(xié)議IC等器件，初次級分界明顯。

三口C口單口輸出性能完全一樣，這里只以其中一個C口為例進行協(xié)議和PDO測試。使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C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。

充電器初級主控芯片來自智融，型號為SW1106，是一顆支持增強型氮化鎵開關(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高壓啟動電路和X電容放電功能。芯片內(nèi)部集成氮化鎵驅(qū)動器，驅(qū)動電壓為6V，可直接驅(qū)動增強型氮化鎵開關(guān)管。

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

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

智融SW1106采用SSOP10封裝，支持氮化鎵快充，充電器以及開關(guān)電源應(yīng)用，這顆初級控制器的推出，一方面實現(xiàn)了氮化鎵控制器的國產(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。

與SW1106搭配的氮化鎵開關(guān)管是英諾賽科INN650D150A，這是一顆耐壓650V的增強型氮化鎵高壓單管，瞬態(tài)耐壓750V，導(dǎo)阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。智融SW1106能夠直接驅(qū)動增強型氮化鎵開關(guān)管，無需外置穩(wěn)壓管或驅(qū)動器。右側(cè)兩顆0.27Ω電阻并聯(lián)，用于初級電流檢測。

這款充電器的兩路二次降壓方案均采用智融新發(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立限流。SW3556支持驅(qū)動低壓氮化鎵開關(guān)管，可進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為同步整流降壓拓撲，支持40V輸入，內(nèi)置同步整流降壓控制器，搭配使用硅MOS或氮化鎵開關(guān)管、電感電容等簡單的外圍器件，即可實現(xiàn)140W大功率輸出。內(nèi)置的降壓控制器開關(guān)頻率為125KHz，支持PFM/PWM模式運行以優(yōu)化轉(zhuǎn)換效率。

此外，智融SW3556支持引腳外接電阻來配置輸出功率以及動態(tài)功率分配，在開發(fā)多口快充電源產(chǎn)品時無需外置單片機，以此實現(xiàn)更精簡的外圍并降低成本。適用于車載充電器、多口充電器、插排等產(chǎn)品領(lǐng)域。

用于二次同步降壓電路的MOS管來自智融科技，絲印SWT40N45。

用于雙口輸出的兩顆VBUS開關(guān)管也是SWT40N45。

轉(zhuǎn)換效率測試

充電器本質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)換設(shè)備，過程中會有損耗，以熱量的形式散發(fā)出來。我們平時看充電器上面的參數(shù)輸出100W或者65W是充電器可以為設(shè)備提供的最大輸出功率，但充電器從插座上汲取的功率往往要更大一些，下面是智融65W 3C DEMO在不同交流電壓輸入的情況下電壓固定為20V，以五組不同的電流值分別進行了轉(zhuǎn)換效率測試，測試結(jié)果如下。

從測試的項目中可以看出，整體的轉(zhuǎn)換效率在79.92%到92.09%之間。DEMO在115V輸入的情況下，以20V3.25A輸出功率下的轉(zhuǎn)換效率最高，為92.09%。

應(yīng)力測試

測試條件為90Vac輸入，20V3.25A滿載輸出。從應(yīng)力測試結(jié)果可以看到，開關(guān)管峰值VDS電壓約為280V。

測試條件為115Vac輸入，20V3.25A滿載輸出。從應(yīng)力測試結(jié)果可以看到，開關(guān)管峰值VDS電壓約為316V。

測試條件為230Vac輸入，20V3.25A滿載輸出。從應(yīng)力測試結(jié)果可以看到，開關(guān)管峰值VDS電壓約為478V。

測試條件為264Vac輸入，20V3.25A滿載輸出。從應(yīng)力測試結(jié)果可以看到，開關(guān)管峰值VDS電壓約為526V，裕量充足。

谷底鎖定測試

智融SW1106具有獨特的Smart-Lock谷底鎖定技術(shù)，在整個負載范圍和輸入電壓范圍內(nèi)都具有非常優(yōu)秀的谷底鎖定表現(xiàn)。

從上圖可以看出，即使在最惡劣的90V輸入下的一個工作周期內(nèi)，SW1106依舊擁有著非常優(yōu)秀的谷底鎖定表現(xiàn)，最多可實現(xiàn)第七個谷底導(dǎo)通。

115V輸入情況下，SW1106的Smart-Lock技術(shù)能夠精準(zhǔn)的鎖定谷底，降低開關(guān)管的開關(guān)損耗。

230V輸入時，SW1106同樣可以精確的鎖定谷底開啟開關(guān)管。

在264V輸入測試中，SW1106依然能夠做到精確的谷底鎖定并開通開關(guān)管。

智融SW1106不僅具有Smart-Lock優(yōu)秀的谷底鎖定技術(shù)，還具有獨特的頻率折返降頻技術(shù)，降低高壓下開關(guān)頻率，減小開關(guān)損耗，并且支持使用較低值的采樣電阻，減小功耗，提高效率。

多口同時輸出測試

下面來看一下DEMO的多口同時輸出情況。

同時使用2個USB-C接口為筆記本電腦和手機充電，功率分別為43.08W和15.73W。

同時為2臺手機充電，功率分別為12.88W和7.46W。

智融65W超薄快充方案兼容性測試

下面來看看智融的超薄快充方案對于設(shè)備的充電兼容性如何，因為充電器配備的3個接口在獨立使用時的性能相同，所以此次僅測試一個USB-C接口。

iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手機，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，成功點亮底座TV模式。

受限于篇幅的原因無法將所有的測試數(shù)據(jù)一一展現(xiàn)出來，所以最后將測試的數(shù)據(jù)匯總成表。整體來看，在參與測試的手機、平板電腦、游戲機、筆記本電腦等數(shù)十臺設(shè)備中都可以觸發(fā)快充，部分手機充電功率甚至可以達到50W+，65W的功率也可以滿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開發(fā)，這款芯片內(nèi)置氮化鎵驅(qū)動器，可以直驅(qū)目前廣泛應(yīng)用的英諾賽科等品牌氮化鎵開關(guān)管，支持高壓啟動以及分段供電，滿足氮化鎵快充應(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，實現(xiàn)了超薄的機身設(shè)計。

整個方案的AC-DC部分設(shè)計得非常緊湊；此外在次級側(cè)通過兩顆智融SW3556芯片實現(xiàn)兩路降壓和協(xié)議識別功能，無需外置MCU即可實現(xiàn)雙路協(xié)調(diào)控制，高度集成的芯片設(shè)計同樣實現(xiàn)了精簡的外圍電路，僅需搭配幾顆降壓MOS和VBUS開關(guān)管，減少PCB板占板面積。同時兩顆芯片可以協(xié)同實現(xiàn)功率智能分配，滿足任一單口輸出65W、雙口或三口輸出功率智能分配，實現(xiàn)了對電源功率的充分應(yīng)用。

智融這顆初級控制器的推出，一方面實現(xiàn)了氮化鎵控制器的國產(chǎn)化替代，為快充PWM芯片提供更多國產(chǎn)品牌選擇。另外一方面也豐富了智融的產(chǎn)品線，實現(xiàn)了初級控制器加協(xié)議全套完整方案，進一步提高智融科技在有線快充領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

審核編輯 ：李倩