前言
在氮化鎵快充市場不斷拓展的過程中,電源技術水平也在不斷提升,起初的氮化鎵快充電源一般需要采用控制器+驅動+氮化鎵功率器件組合設計,不僅電路布局較為復雜,產品開發難度相對較大,而且成本也比較高。
為了實現更高的功率密度并降低外圍器件數量,目前已有許多電源芯片廠商在著手布局集成度更高的合封氮化鎵芯片產品線,用一顆芯片完成氮化鎵功率器件、PWM控制、驅動、保護等功能,既能夠提升整體方案的性能,同時也能減少PCB板的占用,縮小尺寸并減少物料成本。
目前,合封氮化鎵芯片已在小功率快充產品中實現規模化商用。而隨著氮化鎵合封技術的不斷發展,已有多家芯片原廠推出了可用于65W功率段的合封氮化鎵芯片,下面充電頭網就位各位盤點一下相關產品。
Power Integrations
PI 推出的 InnoSwitch3-CP 和 InnoSwitch3-Pro 系列合封氮化鎵產品,實現了 20W~75W 功率段覆蓋。

PI INN3279C 作為 InnoSwitch3-CP 系列產品,內置 750V GaN 功率器件,在寬電壓輸入時支持 65W 輸出,該芯片內部集成準諧振反激控制器和集成的主開關管,同步整流控制器和內置反饋,以及恒功率輸出。

InnoSwitch3-CP 系列 IC 將初級和次級控制器以及磁感雙向通信技術反饋整合到一個 IC 中,極大地簡化了反激式電源轉換器的設計和制造,特別是那些要求高效率和緊湊尺寸的電源轉換器,并且提高了系統可靠性和穩定性。

PI INN3379C 作為 InnoSwitch3-Pro 系列產品,采用 PowiGaN 技術,內置 PWM 控制器、高壓氮化鎵功率器件、同步整流控制器等,集成度非常高,并且采用數字總線控制調壓。寬電壓范圍條件下,密閉外殼內可以輸出 65W 功率。

InnoSwitch3-Pro 器件適合于輸出電壓及電流需要精確(10 mV, 50 mA)調整的 AC/DC 電源應用。典型的實現方案包括一個系統微處理器或專用微處理器,其I2C端口可用于配置、控制和監測電源子系統的運行情況。uVCC 引腳在獨立方案(如 USB PD 適配器或充電器)中為微處理器提供偏置供電。
應用案例:
4、拆解報告: Aohi Magcube 65W PD快充氮化鎵充電器
5、拆解報告:HuntKey航嘉65W 1A1C氮化鎵快充充電器
Southchip 南芯科技
南芯科技面向 65W 快充應用,推出了 SC3057 合封氮化鎵芯片,內置 165mΩ 氮化鎵開關管,支持 175KHz 開關頻率,支持 QR/DCM 模式。

南芯科技 SC3057 將高性能多模式反激控制器、氮化鎵驅動、氮化鎵開關管、供電和保護等電路集成在一顆散熱增強的 QFN6*8 封裝內部。通過合封來簡化外部元件數量,并消除傳統驅動走線寄生參數對高頻開關的影響。

南芯科技 SC3057 采用了功率走線和控制走線分開的設計,降低高頻開關對控制回路的影響,并通過優化的焊盤設計,優化充電器走線設計與電氣性能,簡化設計開發。芯片具有完備的保護功能,支持內外過熱保護,并支持分段式供電。分段式供電只需單繞組,對EMI和同步整流友好。
應用案例:
Elevation
Elevation 面向 65W 快充應用,推出了 HL9550 合封氮化鎵芯片。相比分立式方案,Elevation 合封氮化鎵方案通過集成 VDD、LPS 等電路,節省 BOM 成本,縮小 PCB 尺寸。這也是市面上率先量產的65W合封氮化鎵芯片之一,并且芯片體積刷新了同類產品業界記錄。

Elevation HL9550 內置 170mΩ 氮化鎵開關管以及多模式 PWM 控制器,支持 QR、DCM、CCM 和多頻混合的工作模式,通過智能驅動器和跳頻實現更好的 EMI 性能,芯片通過內置電路即可滿足LPS要求,無需額外的 VDD 鉗位電路即可實現寬范圍電壓輸出。支持高達300Khz開關頻率,可以搭配平面變壓器開發超超薄快充;待機功耗低于20mW,滿足DOE VI能效嚴苛要求。

Elevation HL9550 采用 DFN5*6 封裝,獨特的焊盤設計不僅將功率走線和控制走線分開,降低快充設計布線難度;而且加大了 GND 銅皮面積,有利于散熱。芯片具有不同開關頻率和模式可選,助力工程師靈活設計、優化變壓器尺寸及 EMI 性能。
應用案例:
Dongke semiconductor 東科半導體
東科半導體面向 65W 快充應用,推出了 DK065G 合封氮化鎵芯片,內部集成了 650V 260mΩ 氮化鎵開關管,最高支持 250kHz 開關頻率。芯片通過檢測功率管漏極和源極之間的電壓(VDS),當 VDS達到其最低值時開啟功率管,從而減小開關損耗并改善電磁干擾(EMI)。

東科 DK065G 極大的簡化了反激式 AC-DC 轉換器的設計和制造,尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK065G 具備完善的保護功能:輸出過壓保護(OVP),VCC 過欠壓保護,過溫保護(OTP),開環保護,輸出過流保護(OCP)等。

東科 DK065G 采用 DFN8*8 封裝,待機功耗低于50mW,采用谷底開通以降低開關損耗,內置高低壓輸入功率補償電路,保證高低壓下最大輸出功率一致,可廣泛應用于高功率快充充電器、筆記本平板等產品中。
應用案例:
充電頭網總結
傳統的65W氮化鎵快充方案包括控制器+驅動器+GaN功率器件等,電路設計復雜,成本較高。而若采用合封氮化鎵芯片,一顆芯片即可實現原有數顆芯片的功能,不僅使電源芯片外圍器件數量大幅降低,而且有效降低了快充方案在高頻下的寄生參數,電源工程師在應用過程中能更加方便、快捷地完成調試,加速產品研發周期。


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