2022年8月16日，2022（夏季）亞洲充電展在深圳成功舉辦，展會同期還舉辦了2022（夏季）USB PD&Type-C亞洲大會，并邀請了17位行業(yè)大咖現(xiàn)場與大家探討USB PD&Type-C的應(yīng)用與未來發(fā)展，為大家分享最新的第三代半導(dǎo)體技術(shù)以及高效率快充電源解決方案。

南芯科技AC-DC系統(tǒng)應(yīng)用工程師發(fā)表了《南芯半導(dǎo)體PD快充方案》為主題的分享，對南芯科技在合封氮化鎵芯片，同步整流及協(xié)議芯片和用于大功率快充的高功率因數(shù)PFC控制器等快充領(lǐng)域的產(chǎn)品布局進行了深入的介紹。

南芯科技是一家可以提供PD快充全套解決方案的供應(yīng)商，本次介紹分為三個部分，分別為南芯AC-DC全套解決方案介紹，南芯高集成度氮化鎵解決方案和南芯科技新推出的高功率因數(shù)PFC控制器介紹。

首先進行的是南芯科技AC-DC解決方案概述。

南芯科技針對市場上大功率PD快充的需求，推出了一款支持DCM和CRM應(yīng)用的PFC控制器，型號SC3201，采用SOT23-6封裝。

南芯科技的次級側(cè)反饋控制器涵蓋了高頻QR控制器以及支持低壓CCM的控制器，作為南芯科技SC302X系列高頻QR控制器的擴展，南芯科技從去年開始推出了一系列氮化鎵Combo的方案，根據(jù)不同功率分為SC3057，SC3056和SC3055A，SC3055及SC3054，提供高性價比的高集成度方案。

在CCM控制器中，南芯科技SC3005支持高壓啟動，SC3002支持BOOST供電，SC3001則采用SOT23-6封裝設(shè)計，為不同的應(yīng)用提供多種解決方案。

南芯科技同步整流分為內(nèi)部集成同步整流管的芯片產(chǎn)品和控制器產(chǎn)品，其中SC3520是一顆支持氮化鎵驅(qū)動的同步整流控制器，適用于全氮化鎵的快充解決方案。

南芯科技的協(xié)議芯片也分為兩種：支持多口快充應(yīng)用的協(xié)議芯片和集成環(huán)路補償?shù)膮f(xié)議芯片。其中SC2151A和SC2021A均內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)，無需外置CCCV環(huán)路和RC補償網(wǎng)絡(luò)，外圍簡單。SC2151A可用于單口輸出，SC2021A可用于1C1A雙口輸出。

以上為南芯科技AC-DC產(chǎn)品線整體介紹。

第二部分是南芯科技高集成GaN解決方案的介紹。

氮化鎵開關(guān)器件的引入，大大加快了PD快充的發(fā)展，為應(yīng)對寬范圍輸出和氮化鎵驅(qū)動的難題，南芯提出了兩項專利技術(shù)，其中第一項技術(shù)是分段式供電，解決輸出寬范圍的供電問題，支持使用單輔助繞組，簡化設(shè)計，降低輔助繞組電壓及功耗損耗。

“另一項技術(shù)是氮化鎵差分直驅(qū)，通過直驅(qū)可以進一步簡化外圍元件數(shù)量，相比傳統(tǒng)方案減少外圍器件14顆，進一步地將控制器，驅(qū)動和氮化鎵器件和保護技術(shù)結(jié)合到一個芯片中，推出氮化鎵Combo芯片，進一步簡化外圍元件，減少寄生參數(shù)對氮化鎵高頻開關(guān)的影響，充分發(fā)揮氮化鎵的性能優(yōu)勢。”

南芯科技推出的氮化鎵Combo產(chǎn)品系列不斷擴展，新推出了ESOP7封裝的氮化鎵合封芯片系列，其中SC3055A，支持30W快充應(yīng)用，SC3055支持25W及以下的場合，SC3054支持20W左右的場合。SC3057是一顆大功率的合封芯片，支持65W功率，搭配PFC應(yīng)用時，支持90W+的輸出功率。南芯科技現(xiàn)已推出20到65W范圍的合封氮化鎵芯片。

目前南芯科技的氮化鎵合封芯片已應(yīng)用于多款產(chǎn)品中，其中紫米35W 2C，紫米30W單口和倍思30W單口內(nèi)部均搭載了SC3056，倍思67W 1C1A充電器中內(nèi)置了SC3057，同步整流和協(xié)議也來自南芯科技，目前已經(jīng)推出一站式快充解決方案。

南芯科技氮化鎵Combo具有分區(qū)設(shè)計，將功率走線和信號走線分開，簡化充電器布局和布線設(shè)計，可以方便的進行大面積敷銅散熱。采用QR+DCM工作模式，內(nèi)置完備的保護功能，如內(nèi)置OTP，外置NTC，支持過載保護，次級過壓保護，逐周期過流保護，同步整流管短路保護和供電過壓保護。另外還集成了分段式供電，使用單繞組即可滿足寬電壓范圍輸出。

南芯科技SC3055內(nèi)置650V 650mΩ氮化鎵開關(guān)，支持分段式供電，通過SW引腳外置電感實現(xiàn)分段式供電。工作頻率最高為135KHz。SC3055采用ESOP7封裝，外圍元件個數(shù)很少，能顯著簡化小功率的充電器設(shè)計，并內(nèi)置完備的保護功能。

圖為南芯科技SC3055的應(yīng)用電路圖，支持20W輸出功率，輸出支持5V3A，9V2.22A和12V1.67A，輸入端無需使用BOOST供電，由輔助繞組直接供電，可以進一步簡化原邊供電設(shè)計。

變壓器采用EE15磁芯，同步整流采用60V耐壓的SC3512，內(nèi)部集成10mΩ同步整流管。協(xié)議芯片采用SC2151A，內(nèi)置環(huán)路補償，無需外置補償網(wǎng)絡(luò)，外圍簡單。

南芯科技SC3055 DEMO，尺寸為24.3mm*24mm*23mm，板端功率密度達到1.49W/cm3。DEMO采用兩塊PCB焊接組成，整流橋和輸出協(xié)議芯片焊接在一塊PCB上，氮化鎵合封芯片焊接在另外一塊PCB上，有效利用空間，避免積熱，降低散熱壓力。

南芯科技SC3056是一顆支持33W的氮化鎵Combo芯片，工作頻率支持到175KHz，同樣支持分段式供電，采用DFN5*6封裝，小巧的封裝減小空間占用。

圖為南芯科技SC3056 DEMO，尺寸為29mm*23.5mm*22.6mm，板端功率密度達到2.14W/cm3。DEMO采用三塊PCB焊接組成，充分利用內(nèi)部空間。

圖為南芯科技SC3056的應(yīng)用電路圖，支持33W輸出功率。供電引腳串聯(lián)BOOST電感，在VDD電壓較低時，可以升壓為芯片供電，滿足寬范圍電壓需求。當(dāng)VDD電壓高于11.2V時，關(guān)閉升壓轉(zhuǎn)換器，由輔助繞組供電。

同步整流采用SC3511A，芯片內(nèi)部集成100V同步整流管。還可選擇SC3503+同步整流管的方案。協(xié)議芯片采用SC2151A，內(nèi)置環(huán)路補償，無需外置補償網(wǎng)絡(luò)，外圍簡單。

南芯科技SC3056具有優(yōu)秀的轉(zhuǎn)換效率，在90Vac輸入，20V1.65A滿載輸出時，板端效率可以達到92.2%以上，220Vac輸入可達93%。

南芯科技SC3057是一顆大功率的氮化鎵Combo解決方案，最高工作頻率支持到175KHz，采用QFN6*8封裝，支持分段式供電，內(nèi)置165mΩ氮化鎵開關(guān)管。

圖為南芯科技SC3057 DEMO，尺寸為35.3mm*31mm*31mm，板端功率密度達到1.91W/cm3。DEMO采用兩塊PCB焊接組成，在PCB圍成的空間內(nèi)部焊接變壓器和高壓電容，充分利用內(nèi)部空間。

南芯科技SC3057效率測試，在90Vac輸入，20V3.25A滿載輸出時，板端轉(zhuǎn)換效率可以達到92.7%以上，220Vac輸入達到94.5%以上。

第三部分是南芯科技高功率因數(shù)PFC控制器的介紹。

為滿足大功率快充的應(yīng)用，南芯科技于今年新推出了一款CRM運行模式的PFC控制器SC3201，支持DCM，CRM模式，支持谷底開通降低開關(guān)損耗，PFC升壓電感無需輔助線圈，具有高轉(zhuǎn)換效率。具有極低的負(fù)載功耗和完備的保護功能，支持9-30V供電，滿足中小功率的PFC應(yīng)用，SOT23-6封裝減小占板面積。

圖為SC3201的典型應(yīng)用電路，集成了兩級獨立的OVP電路，分別通過VFB和ZCD管腳實現(xiàn)，根據(jù)檢測到的電壓實現(xiàn)過壓保護，實現(xiàn)高可靠性的保護。芯片內(nèi)部還集成了Brown In/Out，簡化時序設(shè)計，另外加入增益補償功能，保證不同線電壓下增益的一致性，便于環(huán)路調(diào)試。內(nèi)置頻率折返功能，兼顧效率和THD。

圖為南芯科技推出的SC3201+SC3057+SC3503全套方案的100W電源適配器，這款適配器的PFC電感采用ATQ23.7磁芯，反激變壓器采用ATQ2516磁芯，支持100W額定輸出功率，峰值輸出功率為120W。適配器方案的轉(zhuǎn)換效率最高達到了94.3%，并且在滿載全電壓范圍內(nèi)，PF值均在0.9以上。尺寸為62mm*48mm*19mm，板端功率密度達到1.77W/cm3。

南芯科技100W DEMO空載待機功耗測試，在220Vac輸入時，5V輸出空載功耗為75mW，20V輸出空載功耗為110mW。

100W DEMO效率測試數(shù)據(jù)，在90Vac輸入，100W輸出時，效率達到92.3%，在220Vac輸入，滿載120W輸出時，效率達到94.3%。全輸入電壓范圍內(nèi)，滿載的輸入PF值都可以達到0.9以上。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

南芯科技現(xiàn)已完成PD快充全功率段的芯片布局，從PFC控制器，氮化鎵合封芯片，同步整流芯片與同步整流控制器和協(xié)議芯片產(chǎn)品，實現(xiàn)了完整的一站式解決方案，具有外圍器件簡潔，集成度高，轉(zhuǎn)換效率高等諸多優(yōu)勢，在市場上極具競爭力。

南芯科技的小功率合封氮化鎵芯片，延續(xù)了大功率產(chǎn)品的功能優(yōu)勢，為20W及以上的小功率充電器帶來了全新的氮化鎵合封方案，助力打造更加小巧的快充。SC3201 PFC控制器可搭配SC3057合封氮化鎵芯片，實現(xiàn)120W快充應(yīng)用，滿足大功率快充市場需求。