前言

近日，芯茂微推出第二代 65W 高頻氮化鎵快充應(yīng)用方案，其前端控制芯片 LP88G24DCD 專為氮化鎵特性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，工作頻率范圍可達(dá)到 25kHz~500kHz，內(nèi)置 HV 啟動(dòng)和 X 電容放電功能，極輕載下工作在“軟跳頻”模式功耗低而且噪音小；另外芯片內(nèi)置輸出電流感應(yīng)和計(jì)算單元，無需復(fù)雜的補(bǔ)償計(jì)算就可以準(zhǔn)確控制電源的輸出過流點(diǎn)；搭配其同步整流 LP35118V，可使其性能達(dá)到最大優(yōu)化。

產(chǎn)品介紹

話不多說，先看方案。

芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案設(shè)有絕緣膠帶密封變壓器、兩級(jí)共模電感、安規(guī)X電容、濾波電感、三顆濾波電容。

單&雙 繞組變壓器可選?靈活的方案設(shè)計(jì)，單繞組：利用VccH供電，無需外接LDO電路，雙繞組：可以減少高壓輸出時(shí)的功耗。

同時(shí)也采用焊接小板策略，并設(shè)有 TT8MF 整流橋；立體布置，節(jié)省空間。

輸出端配置單USB-C端口，過孔焊接固定。

第二代高頻氮化鎵方案背面設(shè)有主令控制器、安規(guī)電容以及同步整流MOS等器件。

LP88G24DCD 合封芯片內(nèi)置650V級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)的GaN功率器件，采用QFN8*8封裝，進(jìn)一步減小芯片占板面積；芯片引腳間爬電距離2mm，在各種電源應(yīng)用場(chǎng)合中都具有極高的可靠性；此外，它將主控和 GaN 的驅(qū)動(dòng)腳都外置，且相鄰布置，可以方便的通過串聯(lián)電阻來改善EMC性能。

以上是 LP88G24DCD 合封芯片的詳細(xì)規(guī)格書，以供用戶了解。

芯茂微次級(jí)同步整流控制器 LP35118V，采用 SOT23-6L 封裝，適用于AC-DC 的同步整流應(yīng)用，支持DCM和CCM工作模式，并具有極快的關(guān)斷速度，大幅度降低CCM工作模式下的效率損耗；同時(shí)，LP35118V 集成VCC供電技術(shù)，無需輔助繞組供電下，保證VCC不會(huì)欠壓。

以上為芯茂微次級(jí)同步整流控制器 LP35118V 的詳細(xì)規(guī)格書。

芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案寬度約為49.16mm。

芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案長(zhǎng)度約為48.12mm。

芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案變壓器高度約為22.27mm。

芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案重量約為54.8g。

協(xié)議測(cè)試

測(cè)試充電設(shè)備完整的快充協(xié)議，可以根據(jù)具體的協(xié)議來匹配輸出設(shè)備，從而獲得更好的快充體驗(yàn)。

使用POWER-Z KM003C測(cè)得USB-C端口支持QC3+、PD3.0和Apple 2.4A等充電協(xié)議。

PDO報(bào)文方面，USB-C端口具有5V3A，9V3A、12V3A、15V3A和20V3.25A五組固定電壓檔位。

產(chǎn)品測(cè)試

充電兼容性測(cè)試

兼容性測(cè)試環(huán)節(jié)可以清楚的得知多功能插座為各個(gè)設(shè)備的充電情況，充電頭網(wǎng)會(huì)使用幾十款機(jī)型進(jìn)行測(cè)試，為讀者呈現(xiàn)真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

為 iPhone 14 Plus 充電，功率為9.23V 2.93A 27.04W。

為手機(jī)充電可以達(dá)到快充功率，同時(shí)為筆記本充電也可以達(dá)到該 PCB 板 USB-C 接口的最大輸出功率。

將數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖，可以看出支持筆記本在最高功率檔位充電，同時(shí)針對(duì)其他設(shè)備的充電兼容性也十分亮眼。

充電全程測(cè)試

針對(duì)芯茂微的這款第二代高頻氮化鎵方案，USB-C 支持65W快充輸出，所以此次充電全程測(cè)試選用的測(cè)試設(shè)備是 MacBook Air M2，充電全程在25℃的恒溫箱中進(jìn)行，接通電源，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。

接通電源握手20V電壓檔位；前19分鐘功率穩(wěn)定在60W左右；隨后功率逐漸下降，第54分鐘，功率下降至25W左右并持續(xù)充電至1小時(shí)13分，隨后進(jìn)入涓流充電直至充滿，充電全程耗時(shí)2小時(shí)11分鐘左右。

將充電全程繪制成折線圖，可以看出，這塊 PCB 板 USB-C 接口為 MacBook Air M2充電，充至50%耗時(shí)33分鐘，充至80%耗時(shí)1小時(shí)03分，完成充滿則需要2小時(shí)11分。

空載功耗測(cè)試

現(xiàn)如今，用戶使用充電器為設(shè)備充電結(jié)束后，不再?gòu)牟遄蔚粢殉蔀槌B(tài)。很多讀者都想知道充電器如果一直插在插座上是否浪費(fèi)電，待機(jī)功耗測(cè)試環(huán)節(jié)就是為了解答這個(gè)問題。

經(jīng)過功率計(jì)測(cè)試，充電器在220V 50Hz的空載功耗為0.047W，換算下來一年損耗的電能約為0.41KW·h，若市電價(jià)為0.6元/KW·h，則充電器一年的電費(fèi)約為0.25元左右。

充電器在110V 60Hz時(shí)空載功耗為0.028W，換算下來，一年損耗的電能約為0.25KW·h，若市電價(jià)為0.6元/KW·h，則充電器一年的電費(fèi)約為0.15元左右。

小結(jié)

經(jīng)過上面的空載功耗測(cè)試，芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案 USB-C在220V 50Hz 下完全低于GB20943-2017的標(biāo)準(zhǔn)；在標(biāo)準(zhǔn)下，在220V 50Hz 的市電環(huán)境下插在插座上不使用，一年下來消耗電費(fèi)約0.25元左右，在110V 60Hz 的電壓環(huán)境下，一年下來消耗的電費(fèi)約0.15元左右；基本可以忽略不計(jì)。

轉(zhuǎn)換效率

充電器本質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)換設(shè)備，過程中會(huì)有損耗，以熱量的形式散發(fā)出來；充電器從插座上汲取的功率往往會(huì)比充電器標(biāo)注的功率大一些；下圖是芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案 USB-C板端的輸出功率，使用橫河 WT310E 功率計(jì)記錄在各個(gè)電壓檔位下轉(zhuǎn)換效率。

將數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖，可以看出，220V 50Hz 電壓下轉(zhuǎn)換效率在90-94%之間；110V 60Hz電壓下轉(zhuǎn)換效率則在91-93%之間。

紋波測(cè)試

由于充電器中采用開關(guān)電源，變壓器次級(jí)輸出的并非直流電，需要經(jīng)過整流和電容濾波輸出，也就是充電器輸出會(huì)存在紋波；充電頭網(wǎng)采用示波器測(cè)試充電器輸出的紋波值，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，檢測(cè)充電器的輸出質(zhì)量。紋波越低，充電器的輸出質(zhì)量就越高。

通過柱狀圖可以看出，在220V 50Hz電壓下紋波數(shù)值最高的是5V0A檔位，數(shù)值為56.8mVp-p，紋波數(shù)值最低的20V0A檔位，數(shù)值為35.2mVp-p。

在110V 60Hz電壓下紋波數(shù)值最高的是5V0A檔位，數(shù)值為40.8mVp-p，紋波數(shù)值最低的則是20V0A檔位，數(shù)值為31.2mVp-p。

通過柱狀圖可以看出，在220V 50Hz電壓下，帶載紋波最高的檔位是5V3A,數(shù)值為52.8mVp-p，紋波最低的檔位則是12V3A，數(shù)值為38.4mVp-p。

在110V 60Hz電壓下，帶載紋波最高的檔位是20V3.25A，數(shù)值為121mVp-p，紋波最低的檔位則是9V3A，數(shù)值為47.2mVp-p。

小結(jié)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中充電器紋波要求是不高于200mVp-p，芯茂微 65W 第二代高頻氮化鎵方案 USB-C 在110V 60Hz、220V 50Hz輸入電壓下，所有輸出功率紋波峰峰值均低于121mVp-p，表現(xiàn)不錯(cuò)。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

芯茂微電子的氮化鎵 GaN 器件采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且這種氮化鎵器件相對(duì)于E-mode的氮化鎵功率器件有諸多優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)通損耗更低，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)容錯(cuò)性更強(qiáng)，非常適合用在開關(guān)電源上。

此 65W 第二代高頻氮化鎵方案采用方案芯片型號(hào)：LP88G24DCD（氮化鎵合封驅(qū)動(dòng)器）+LP35118V（同步整流），擁有單&雙 繞組變壓器可選?靈活的方案設(shè)計(jì)和優(yōu)異的EMC性能，在各種電源應(yīng)用場(chǎng)合中都具有極高的可靠性。