前言

近年來充電技術步入快速發展期，面對快充行業不斷涌現的市場機遇，芯朋微順勢而為，先后推出了18W/20W PD快充方案PN8161+PN8307H和30W PD快充方案PN8165+PN8307H，因集成度高、性能卓越、方案成本優勢明顯，獲得了眾多品牌采用。而近期，芯朋微推出了全新的65W方案，為客戶提供了更具優勢的解決方案。

芯朋微65W方案由PN8213、PN8307P、AP2080三顆套片組合，搭配GaN或者 SuperJunction 器件，具有高環路穩定度、高功率密度、50mW低待機功耗、100V全集成同步整流等多重亮點，下面充電頭網為各位工程師分享采用精準鎖谷底QR-Lock技術的芯朋微65W方案相比于傳統QR對充電器設計的影響。

方案介紹

PN8213 作為QR-Lock初級控制器，環路高度穩定，進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；典型轉換效率大于93%，提升充電器功率密度。內置800V高壓啟動管和X電容放電功能，待機功耗小于50mW。

PN8213 與海外友商相比，具備“三高一低”的優勢，外圍少2-4顆（OVP復用）、1/4負載轉換效率優于1%以上，啟動HV耐壓高出100V，VDD耐壓高出30V，具有市電欠壓保護、輸出過壓保護、原副邊防直通保護、過載保護、過溫保護等。

與 PN8213 搭配的是 PN8307P，PN8307P是一顆高度集成的同步整流器，內置100V/7mΩ智能MOSFET，支持自適應死區控制，更低溫升，超高性價比。

此外，方案可選AP2080 Boost芯片以支持寬供電輸出，AP2080使用兆赫茲開關頻率的COT控制技術，將儲能電感體積降至0805封裝，任何工況下PN8165供電范圍控制在11~35V，顯著提升15~20V輸出電壓下的轉換效率。

方案三顆芯片的封裝及腳位配置如上圖所示，其中PN8213采用SSOP10封裝，PN8307P采用PDFN5x6封裝，AP2080采用SOT23-3封裝。

芯朋微65W快充Demo 如上圖所示，Demo長約52mm，寬約27mm，高約20mm，整體體積十分小巧。

上圖為 PN8213 初級主控芯片，AP2080 供電芯片與 PN8307P 組成的同步整流反激電源原理圖，其中 PN8213 支持搭配GaN和傳統MOS管應用，具備精準的谷底鎖定，工作頻率可達500kHz。

變壓器采用ATQ23.7磁芯，繞線結構如上圖所示，初級繞組電感量 (Lp) 為320±5%uH @10kHz。

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

對于PN8213所采用的的精準鎖谷底QR-Lock技術，在一個負載點附近開關頻率僅受Ipmax影響，可近似等效為定頻控制。因此，精準鎖谷底QR-Lock技術相比普通QR整體工作頻率更高、環路穩定性更佳。

效率測試方面，首先測試20V輸出下的效率表現，可以看到芯朋微65W方案在115V和230V輸入電壓時，20V 1.5A的輸出效率均超過92%，相較于能效標準有4%以上的裕量。

在15V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微65W方案在115V和230V輸入電壓時，15V 3A的輸出效率均超過92%，相較于能效標準有4%以上的裕量。

在9V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微65W方案在115V輸入電壓時，9V 3A的輸出效率接近92%，在230V輸入電壓時9V 3A的輸出效率超過91%，相較于能效標準有4%以上的裕量。

在5V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微65W方案在115V輸入電壓時，5V 3A的輸出效率接近91%，在230V輸入電壓時5V 3A的輸出效率接近89%，相較于能效標準有7%以上的裕量。

上圖為芯朋微65W方案的空載待機功耗測試，從圖中可以看到，芯朋微65W方案在115V輸入下待機功耗約為34mW，230V輸入下約為39mW，均低于75mW限制。

上圖為AP2080工作曲線，在輸入電壓低于11V的時候，AP2080可以將輸入電壓升壓至11V，為初級主控芯片供電，當輸入電壓高于11V時，AP2080進入直通狀態，正常為初級主控芯片供電。

上圖為Q1 VDS的應力測試，測試條件為264Vac輸入，20V3.25A輸出。從應力測試結果可以看到，Q1最高電壓為578V，裕量充足。

上圖為 U1 VDS 的應力測試，測試條件為264Vac輸入，20V3.25A輸出。從應力測試結果可以看到，U1的最高電壓為80.7V，裕量充足。

溫升測試方面，對芯朋微30W PD套片方案在不同輸入輸出條件下的溫度表現進行測試，其中CH1：PN8213；CH2：Q1；CH4：T1  Core；CH5：T1 Wire；CH7：環溫；CH8：PN8307P

在90Vac輸入，20V 3.25A輸出時，經過2小時測試，環境溫度穩定在26℃，PN8213溫度穩定在93.6℃；PN8307P溫度穩定在103.8℃。

在264Vac輸入，20V 3.25A輸出時，經過3小時40分鐘的測試，環境溫度穩定在25.4℃，PN8213溫度穩定在91.9℃；PN8307P溫度穩定在111.5℃。

EMC測試方面，芯朋微65W方案的EMI傳導、輻射滿足EN55032 Class B標準要求，裕量均大于6dB；ESD滿足IEC61000-4-2，8kV/15kV等級要求；EFT滿足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等級要求；Surge滿足IEC 61000-4-5:2005，2kV等級要求；交流絕緣滿足3.75kVac要求。

充電頭網總結

無錫芯朋微電子股份有限公司（Chipown）是一家專注于功率集成電路研發的民營高科技企業，公司成立于2005年，于2020年7月登陸上交所科創板（股票代碼：688508），總部位于江蘇省無錫市高新技術開發區，并在蘇州、上海、深圳、中山、廈門、青島設有研發中心和客戶支持機構。

芯朋微主要產品包括AC-DC、DC-DC、Motor Driver等，廣泛應用于家用電器、手機及平板、充電&適配器、智能電網、5G通信、工控設備等領域。目前，公司已發展成為國內高壓電源和驅動類芯片的領先供應商，為眾多電子行業知名企業提供功率集成電路產品和解決方案，年出貨超過14億顆芯片，建立了良好的品牌優勢。