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位行業大咖現場與大家探討USB PD&Type-C的應用與未來發展,為大家分享最新的第三代半導體技術以及高效率快充電源解決方案。

杰華特 資深技術市場 & FAE 經理張坤先生為我們帶來《JW ACDC 方案介紹》演講。

張坤先生是資深技術市場 & FAE 經理,負責 ACDC 技術市場推廣和應用支持,具有16年的開關電源工作經驗,在杰華特之前,張坤先生在一家全球最大的代理商負責 ON & NXP ACDC 相關產品DEMO 開發、推廣和應用支持,參與負責聯想、小米、華碩、谷歌等多個項目。

杰華特可提供 ACDC 整套解決方案,包括GaN、Si的應用,拓撲包括 QR、ACF、ZVS、AHB 、PFC等,是國內首家半導體拓撲比較齊全的芯片廠商,功率覆蓋5-240W 。

杰華特 ACDC 氮化鎵解決方案包括ACF、QR、AHB,普通硅方案包括QR、ZVS,在PFC以及協議方面也有相關產品,相當全面。

杰華特 ACDC 應用主推產品有 :

QR 拓撲

1、JW1515HA SSR氮化鎵直驅控制器

2、JW1566A 480mR氮化鎵合封,功率可以達到 40W

3、JW1565 260mR 氮化鎵合封,功率可以達到 65W

ACF 拓撲

1、JW1550 有源鉗位控制器

PFC 控制器

1、JW1571 CRM PFC 控制器

SR 控制器

1、JW7726B/BH 適用于高頻,支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF 拓撲

2、JW7726BL 適用于低頻, 支持DCM , CrM & CCM Flyback,ACF,AHB 拓撲

AHB 不對稱半橋拓撲

1、JW1556 不對稱半橋控制器,功率覆蓋65W- 240W ,適用于 PD3.1輸出。頻率最高 1.5MHz,支持高壓啟動、X 電容放電,Adaptive ZVS 開關,實現效率最優化,效率達到93.3%@90V、96%@230V。超小封裝 QFN4*4,外圍電路簡潔,便于簡化電路設計,內置多重保護措施,提高系統的可靠性。

JW1515HA是一顆高頻QR氮化鎵控制器,工作在準諧振模式下,其采用SSOP10封裝,頻率限制為170kHz,芯片采用負壓電流采樣,具備精確的6V驅動電壓,可直驅氮化鎵器件。

JW1515HA另一大亮點是采用負壓采樣,減小驅動 Loop,提供穩定高可靠性驅動電壓。此外不需要增加復雜的 Clamp 驅動線路,增加可靠性。

JW1515HA支持7.5-90V寬電壓供電,無需外置穩壓和第二輔助供電繞組即可滿足寬電壓輸出,有效節省空間。

JW1515HA通過串聯 RBIAS 可以限制 CBIAS 提供給 DRV 的電流,實現降低 GaN 的開關速度,優化 EMI。

基于杰華特JW1515HA+JW7726B+JW3119方案設計的65W氮化鎵快充DEMO,采用平面變壓器,支持90-264V寬范圍電壓輸入,支持5-20V五組主流輸出電壓檔位,最大輸出功率65W。

該DEMO三圍僅55*25.5*25.5mm,PCBA功率密度高達1.82W/cc,效率達到92.1%@90Vac、93.3%@230Vac。

JW1566A是一顆內置650V耐壓,480mΩ氮化鎵開關管的合封芯片,采用DFN5*6封裝,滿足30-45W快充應用,相比控制器和氮化鎵分離方案顯著節省器件數量。

芯片支持最高90V供電電壓,最高開關頻率可達170kHz,內置高壓啟動電路,具有超低的待機功耗。此外集成了多項保護特性,包括輸入過壓及欠壓保護、輸出過壓及過流限制以及過溫關斷。所提供的器件均支持領存與自動重啟動的常用組合,這是快充和USB PD設計等應用所要求的特性。所提供的器件提供輸出線壓降補償選項。

基于杰華特JW1566A+JW7726B+JW3119方案設計的33W氮化鎵快充DEMO,支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5-20W五組主流固定電壓檔位,最大輸出功率33W。

PCB尺寸僅25*29*21.5mm,功率密度高達1.92W/cc,滿足時下熱門30W級迷你快充設計。此外效率達到92%@90Vac、93.5%@230Vac。

JW1565是一款內置260mΩ氮化鎵開關管的高頻氮化鎵直驅控制器,采用VDFN6*8-8封裝,芯片內置X電容放電,支持170KHz開關頻率,支持90V供電電壓,無需外置LDO即可滿足3-21V寬電壓輸出需求,滿足45-65W快充應用,搭配PFC可用于100W快充應用。

基于杰華特JW1565+JW7727H+JW3119方案設計的65W氮化鎵快充DEMO,采用非平面變壓器,不過杰華特全套方案搭配巧妙設計,DEMO尺寸仍可以做到48.7*27*25.5mm,功率密度高達1.92W/cc。

該方案支持90-264V寬范圍電壓輸入,支持5-20W五組主流輸出電壓檔位,最大輸出功率65W,效率92.5%@90Vac、94.3%@230Vac。

JW1556 是一款非對稱半橋反激式控制器,采用 QFN4*4 封裝,最高工作頻率達1.5MHz,支持65-240W快充應用。

JW1556在重負載下使用ZVS模式,支持Adaptive ZVS 開關,實現效率最優化。在輕負載下使用DCM模式,支持高壓啟動、X電容放電、突發模式控制、可調線路補償等功能。

JW1556可通過單個外置電阻設置工作頻率,外圍簡潔,設計簡單。芯片內置軟啟動功能,支持VIN OVP、VS OVP、SCP、Brown-In/Out、OTP、CS開路和短路保護等多重保護措施,提高電源系統的可靠性。

基于杰華特AHB電源方案在115Vac和230Vac輸入條件下,5V3A、9V3A、15V3A和20V6.75A四個檔位輸出效率如圖。

JW1550是一顆高頻ACF控制器,在重載下運行在ZVS模式下,輕載下運行在QR模式下。可以實現ZVS開通,提高效率,滿足高頻應用的需求;同時回收漏感能量,進一步提高效率;加入抖頻功能,改善系統的EMI性能;同時支持X-cap放電;適合寬范圍輸出應用,并且節省供電損耗;外圍電路簡單,方便應用。推薦功率范圍為65-200W。

基于杰華特JW1571+JW1550+JW7726BH方案設計的135W氮化鎵快充DEMO,采用PFC+ACF架構,搭配納微氮化鎵器件,支持PD、PPS等主流快充協議。

該DEMO支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五組固定電壓檔位。三圍為66.5*58*7*25mm,功率密度為1.38W/cc,效率達到92.2%@90Vac、94.5%@230Vac。

除了以上介紹的 GaN 高頻適配器方案外,杰華特在低頻MOSFET適配器中也有完整的解決方案。

JW1513A/B針對18~20W和20~24W PD快充應用分別內置650V 1.5Ω與1.0Ω 高壓MOSFET;超寬VDD工作范圍:8V~52V,滿足快充要求;超精簡外圍元件設計,同時具備過壓保護、過載保護、短路保護等多重保護。

基于杰華特JW1513A+JW77216+JW3116A方案設計的20W USB-C快充DEMO,支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V3A、9V2.22A、12V1.67A三組主流輸出檔位。三圍為34.5*32*20.5mm,功率密度為0.88W/cc,效率為89.1%@90Vac、90.8%@230Vac。

JW1516支持驅動MOS管和氮化鎵開關管,內置高壓啟動電路以及加入抖頻功能,改善系統的EMI性能;同時支持X-cap放電,最大130kHz開關頻率,最大支持200W功率。

杰華特JW1526是一顆高頻ZVS控制器,ZVS開通電壓可編程,工作頻率可編程,最高可達270KHz。此外內置負壓電流采樣,支持X-cap放電以及加入抖頻功能,改善系統的EMI性能,支持30-200W快充應用。

基于杰華特JW1571+JW1556+JW7726B方案設計的135W快充DEMO,采用PFC+AHB架構,支持90-264V寬范圍電壓輸入,具備5V5A、9V5A、12V5A、15V5A、20V6.75A五組固定電壓檔位。三圍為66.5*58*7*25mm,功率密度為1.38W/cc,效率達到93.3%@90Vac。

杰華特AHB電源方案空載功耗如圖。

JW1571是一款升壓式PFC控制器,具有高精度的恒壓輸出,采用SOP8封裝,適用于單級升壓功率因數校正(PFC)應用。恒定導通時間控制策略確保高功率因數,無需輸入電壓檢測電路,簡化系統設計,節省損耗;臨界導通模式操作降低了開關損耗,提高了 EMI 性能并大幅提高效率。

JW1571具有多重保護功能,大大提高了系統的安全性和可靠性,包括VCC UVLO、CS過壓保護、FB過壓保護和過溫保護。支持開關電源,適配器和液晶電視應用。

JW7726B/BL/BH支持CCM、DCM、QR、ACF和AHB模式,在振鈴期間能有效防止同步整流MOSFET的誤開通;具有快速關斷能力以便能兼容CCM;在啟動過程中(VCC建立之前)能有效防止門極gate被耦合至開啟電壓,支持高側和低側同步整流應用,使用靈活。

此外具有低靜態電流,輸出電壓檢測功能用于自動切換供電。當輸出電壓高于4.6V時,由輸出電壓供電,以降低穩壓器上的損耗。當輸出電壓低于4.5V時,由開關引腳供電。采用SOT23-6封裝,外圍器件精簡,支持30-200W快充應用。

JW7726B與友商的MP6908A在各條件下的效率對比,兩者表現基本持平。

JW7726B/BL/BH可通過VT腳設置伏秒閾值(右上圖)來避免gate誤開通:即只有當陰影面積S1大于設定的伏秒閾值后才使能開通信號、在VDS小于-140mV后開通gate;同時陰影面積S2會小于設定的伏秒閾值,這樣在振鈴期間即使觸碰到開通閾值-140mV也不會開通SR MOS,從而防止誤開通。