前言

2023（秋季）亞洲充電展于8月23-25日在深圳福田會展中心3號館舉辦，匯聚數(shù)百家知名企業(yè)參展。此次展會以推動充電行業(yè)交流與發(fā)展，打造一個關(guān)于技術(shù)交流的平臺為目的，通過對行業(yè)的發(fā)展趨勢的交流和相互間的技術(shù)交流，尋找產(chǎn)業(yè)升級新機遇，研判未來趨勢，商討行業(yè)觀點并深化合作，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展情況，推動構(gòu)建產(chǎn)業(yè)間的相互合作。

2023年08月23日，由充電頭網(wǎng)發(fā)起的2023（秋季）亞洲快充大會在深圳福田會展中心舉行，匯聚了眾多國內(nèi)外眾多半導體產(chǎn)業(yè)鏈的專家、學者、企業(yè)代表等半導體領(lǐng)域的大咖，互相交流半導體技術(shù)和半導體未來的發(fā)展趨勢，為大家分享最新半導體領(lǐng)域的技術(shù)和干貨，其中無錫硅動力微電子股份有限公司（簡稱：硅動力）受邀出席，帶來了《無錫硅動力微電子AC/DC 快充產(chǎn)品與高頻QR氮化鎵方案介紹》的精彩演講，本次演講內(nèi)容主要是分享硅動力的AC/DC 快充產(chǎn)品的介紹、高頻QR氮化IC的特點以及DEMO相關(guān)的性能展示，幫助客戶快速高效的實現(xiàn)快充電源設(shè)計。

擔任本次的演講嘉賓是無錫硅動力微電子股份有限公司市場應(yīng)用總監(jiān)蔣萬如先生。蔣萬如先生曾在知名外企和電源企業(yè)擔任芯片應(yīng)用和研發(fā)管理工作，在開關(guān)電源產(chǎn)品研發(fā)和電源管理芯片應(yīng)用方面有超過20年的工作經(jīng)驗，現(xiàn)在主要負責AC/DC電源芯片定義和系統(tǒng)應(yīng)用工作，參與申請了多項芯片發(fā)明專利。

本次演講由公司簡介、 AC/DC 快充產(chǎn)品介紹、高頻QR氮化IC特點、 DEMO 性能展示共4個部分組成。

首先進行的是公司簡介。

無錫硅動力微電子股份有限公司成立于2003年6月，目前擁有145名員工，產(chǎn)品主要涉及工業(yè)、消費類AC-DC、DC/DC等領(lǐng)域，是工信部認證的集成電路設(shè)計企業(yè)，省科技部認定的江蘇省高新技術(shù)企業(yè)，江蘇省工程技術(shù)中心和市科技部認定的無錫市工程技術(shù)中心。

公司擁有65名科研人員，占公司員工的44.83%，研發(fā)骨干主要來自國內(nèi)外知名電源類半導體企業(yè)，擁有73項專利和授權(quán)，電源技術(shù)方面與浙江大學成立電源管理芯片聯(lián)合實驗室，在材料器件的研究方面與東南大學成立寬禁帶半導體材料與器件聯(lián)合實驗室。共同助力氮化鎵的發(fā)展和國產(chǎn)芯片實現(xiàn)平替的愿景。

以上是硅動力近年來獲得的企業(yè)榮譽。

硅動力的產(chǎn)品主要應(yīng)用于適配器、快充、家電、智能電表等領(lǐng)域。硅動力長期耕耘在AC/DC電源管理領(lǐng)域，目前產(chǎn)品已完整覆蓋1-500W功率段、小體積、高效率的整套電源解決方案，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于快充、適配器、家電、顯示屏等領(lǐng)域。

在PD&UFCS等充電產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，有全系列的AC/DC SSR控制芯片和同步整流芯片等產(chǎn)品供客戶選擇。其中在快充18-65W功率段的市場占有率位于前列，累計出貨超過1.5億PCS。

第二部分內(nèi)容，重點介紹AC/DC 快充產(chǎn)品芯片。

快充系統(tǒng)分為功率轉(zhuǎn)換部分和協(xié)議部分兩大部分。本節(jié)內(nèi)容重點介紹AC/DC功率轉(zhuǎn)換部分。截止目前，硅動力擁有2大系列，首先是覆蓋18-33W的內(nèi)置Si-MOSFET 方案的初級控制芯片和次級同步整流，整套方案自帶全面的保護功能，定位簡單易用。

在18~25W之間的產(chǎn)品推薦使用SP664X和SP663X系列，25W~33W使用SP8666系列。第二大系列是覆蓋20-150W的氮化鎵解決方案，同樣在初級控制芯片和次級同步整流上有不同解決方案，采用高頻谷底鎖定工作模式，頻率最高支持350K，在20~70W區(qū)間推薦使用SP968X內(nèi)置氮化鎵系列，超過70W建議使用控制器SP9680和SP8680F外驅(qū)氮化鎵方案，廠商可根據(jù)需求進行選擇。

第三部分是高頻氮化鎵控制IC特點。

上圖是典型65W應(yīng)用線路圖，簡化外圍的合封方案采用SP9687H+SP6520H，內(nèi)置0.26Ω的增強型氮化鎵；簡易化設(shè)計，芯片外圍僅需設(shè)置3個電阻，分別是R1輸入欠壓保護電阻、R6//R7限流控制電阻、R3輸出過壓保護電阻；外置OTP功能，提供周邊零件保護

硅動力的氮化鎵控制芯片中滿載工作在谷底鎖定模式，中輕載工作在降頻模式，輕載、空載工作在省電模式，實現(xiàn)全負載段效率的均衡。

SP968X系列支持集成/外驅(qū)GaN功率器件，適合設(shè)計USB-PD&UFCS的快充方案；高頻準諧振谷底鎖定 + PFM + Burst mode工作；最高工作頻率支持350K；自適應(yīng)補償?shù)腂urst工作模式，降低輕載紋波；自適應(yīng)環(huán)路增益補償維持寬輸出電壓下的穩(wěn)定工作；初級限流環(huán)保護，易于滿足安規(guī)LPS要求；可選單段或雙段限流，滿足多口充電或單口充電系統(tǒng)；驅(qū)動優(yōu)化和調(diào)整技術(shù)，降低次級整流管應(yīng)力，優(yōu)化EMI。

QR谷底鎖定的測試展示圖，圖中可以看到谷底鎖定的工作非常穩(wěn)定。

芯片特點內(nèi)置全面的保護功能，包括: 輸入AC的欠壓保護，過流保護OCP)、過載保護(OLP)，輸出短路保護(SCP），針對異常的故障過流保護(次級繞組或SR整流管短路)；初級CS電阻OPEN/SHORT保護；VDD過壓/欠壓保護；內(nèi)置OTP保護和外置NTC提供器件OTP保護。

氮化鎵控制芯片的多樣化封裝，可以面對不同應(yīng)用體積的需求，廠商可自行選擇QFN5x6、QFN8x8、ESOP7、ESOP10封裝工藝。在20~45W推薦使用ESOP7，45~65W的小體積上推薦使用QFN8x8，散熱面積更大，能夠降低芯片溫度，帶來更好的溫升表現(xiàn)。硅動力提供的定制封裝，通過封裝的客制化，增加散熱面積，降低熱阻，降低打線寄生電感影響，提高可靠性。

第四部分是DEMO性能展示。

以上是硅動力的PD 65W 實際電路圖，包含功率轉(zhuǎn)換部分和協(xié)議部分，采用SP9687H+SP6520H。如果不需要PPS，框中部分可去除即可，使外圍更加精簡。

實際的PD 65W的DEMO圖片，采用AT23/12.9變壓器，DEMO的功率密度大于2W/CC。

效率測試，在20V，65W情況下，平均效率可達93.1%，滿載效率在90V情況下，接近93%，115V/230VAC情況下，大于93.1%。還有很大的優(yōu)化空間。

在5V情況下，平均效率也高于91%，滿載效率高于92.4%，待機功耗低于50mW（帶協(xié)議）。測試的高低功率，都能夠?qū)崿F(xiàn)較高效率，主要得益于芯片內(nèi)部頻率曲線的優(yōu)化和QR拓撲和鎖谷帶來的優(yōu)勢。

DEMO的溫升表現(xiàn)，采用單板雙面PCB的設(shè)計。在環(huán)境封閉無外部散熱的情況下，芯片在90V工作時，溫度控制在104.3度，只需進行簡易的散熱設(shè)計即可推向市場，有效縮減產(chǎn)品開發(fā)時間。

EMI的性能測試，在AC 230V情況下，傳導余量大于10dB，輻射余量大于9dB。能夠獲得這么好的EMI性能表現(xiàn)，主要是通過優(yōu)化驅(qū)動+QR 谷鎖+頻率抖動優(yōu)化，這樣可以簡化變壓器屏蔽繞組設(shè)計和減少EMI濾波元件。

同步整流電壓應(yīng)力測試，驅(qū)動會根據(jù)模式進行調(diào)節(jié)。

得益于抗干擾和驅(qū)動方面的優(yōu)化。EMI傳導、輻射通過EN55032 Class B標準，余量>6dB，ESD滿足IEC 61000-4-2，12kV/20kV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。