前言

2023（秋季）亞洲充電展于8月23-25日在深圳福田會(huì)展中心3號(hào)館舉辦，匯聚數(shù)百家知名企業(yè)參展。此次展會(huì)以推動(dòng)充電行業(yè)交流與發(fā)展，打造一個(gè)關(guān)于技術(shù)交流的平臺(tái)為目的，通過(guò)對(duì)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)的交流和相互間的技術(shù)交流，尋找產(chǎn)業(yè)升級(jí)新機(jī)遇，研判未來(lái)趨勢(shì)，商討行業(yè)觀點(diǎn)并深化合作，結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，推動(dòng)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(huì)在深圳福田會(huì)展中心舉行，匯聚了眾多國(guó)內(nèi)外眾多半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的專(zhuān)家、學(xué)者、企業(yè)代表等半導(dǎo)體領(lǐng)域的大咖，互相交流半導(dǎo)體技術(shù)和半導(dǎo)體未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，為大家分享最新半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)和干貨，其中無(wú)錫硅動(dòng)力微電子股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：硅動(dòng)力）受邀出席，帶來(lái)了《無(wú)錫硅動(dòng)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(dòng)力的AC/DC 快充產(chǎn)品的介紹、高頻QR氮化IC的特點(diǎn)以及DEMO相關(guān)的性能展示，幫助客戶(hù)快速高效的實(shí)現(xiàn)快充電源設(shè)計(jì)。

擔(dān)任本次的演講嘉賓是無(wú)錫硅動(dòng)力微電子股份有限公司市場(chǎng)應(yīng)用總監(jiān)蔣萬(wàn)如先生。蔣萬(wàn)如先生曾在知名外企和電源企業(yè)擔(dān)任芯片應(yīng)用和研發(fā)管理工作，在開(kāi)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(guò)20年的工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在主要負(fù)責(zé)AC/DC電源芯片定義和系統(tǒng)應(yīng)用工作，參與申請(qǐng)了多項(xiàng)芯片發(fā)明專(zhuān)利。

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

首先進(jìn)行的是公司簡(jiǎn)介。

無(wú)錫硅動(dòng)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(fèi)類(lèi)AC-DC、DC/DC等領(lǐng)域，是工信部認(rèn)證的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，省科技部認(rèn)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(rèn)定的無(wú)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(lái)自國(guó)內(nèi)外知名電源類(lèi)半導(dǎo)體企業(yè)，擁有73項(xiàng)專(zhuān)利和授權(quán)，電源技術(shù)方面與浙江大學(xué)成立電源管理芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在材料器件的研究方面與東南大學(xué)成立寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。共同助力氮化鎵的發(fā)展和國(guó)產(chǎn)芯片實(shí)現(xiàn)平替的愿景。

以上是硅動(dòng)力近年來(lái)獲得的企業(yè)榮譽(yù)。

硅動(dòng)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(dòng)力長(zhǎng)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(hù)選擇。其中在快充18-65W功率段的市場(chǎng)占有率位于前列，累計(jì)出貨超過(guò)1.5億PCS。

第二部分內(nèi)容，重點(diǎn)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(diǎn)介紹AC/DC功率轉(zhuǎn)換部分。截止目前，硅動(dòng)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(jí)控制芯片和次級(jí)同步整流，整套方案自帶全面的保護(hù)功能，定位簡(jiǎn)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(jí)控制芯片和次級(jí)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(guò)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(jìn)行選擇。

第三部分是高頻氮化鎵控制IC特點(diǎn)。

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

硅動(dòng)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(shí)現(xiàn)全負(fù)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(jì)USB-PD&UFCS的快充方案；高頻準(zhǔn)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(bǔ)償?shù)腂urst工作模式，降低輕載紋波；自適應(yīng)環(huán)路增益補(bǔ)償維持寬輸出電壓下的穩(wěn)定工作；初級(jí)限流環(huán)保護(hù)，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(dòng)優(yōu)化和調(diào)整技術(shù)，降低次級(jí)整流管應(yīng)力，優(yōu)化EMI。

QR谷底鎖定的測(cè)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(diǎn)內(nèi)置全面的保護(hù)功能，包括: 輸入AC的欠壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)OCP)、過(guò)載保護(hù)(OLP)，輸出短路保護(hù)(SCP），針對(duì)異常的故障過(guò)流保護(hù)(次級(jí)繞組或SR整流管短路)；初級(jí)CS電阻OPEN/SHORT保護(hù)；VDD過(guò)壓/欠壓保護(hù)；內(nèi)置OTP保護(hù)和外置NTC提供器件OTP保護(hù)。

氮化鎵控制芯片的多樣化封裝，可以面對(duì)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(lái)更好的溫升表現(xiàn)。硅動(dòng)力提供的定制封裝，通過(guò)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(dòng)力的PD 65W 實(shí)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(jiǎn)。

實(shí)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(cè)試，在20V，65W情況下，平均效率可達(dá)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(jī)功耗低于50mW（帶協(xié)議）。測(cè)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?fù)浜玩i谷帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

DEMO的溫升表現(xiàn)，采用單板雙面PCB的設(shè)計(jì)。在環(huán)境封閉無(wú)外部散熱的情況下，芯片在90V工作時(shí)，溫度控制在104.3度，只需進(jìn)行簡(jiǎn)易的散熱設(shè)計(jì)即可推向市場(chǎng)，有效縮減產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間。

EMI的性能測(cè)試，在AC 230V情況下，傳導(dǎo)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(guò)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)+QR 谷鎖+頻率抖動(dòng)優(yōu)化，這樣可以簡(jiǎn)化變壓器屏蔽繞組設(shè)計(jì)和減少EMI濾波元件。

同步整流電壓應(yīng)力測(cè)試，驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

得益于抗干擾和驅(qū)動(dòng)方面的優(yōu)化。EMI傳導(dǎo)、輻射通過(guò)EN55032 Class B標(biāo)準(zhǔn)，余量>6dB，ESD滿足IEC 61000-4-2，12kV/20kV等級(jí)要求，EFT滿足IEC 61000-4-4: 2004，4kV等級(jí)要求，Surge滿足IEC 61000-4-5:2005，2kV等級(jí)要求。

65W的方案總結(jié)三簡(jiǎn)兩高的特點(diǎn)，三簡(jiǎn)是外圍零件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，EMI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，熱設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單；兩高是接近94.3%的高效率和高可靠性（封裝+控制）。

感謝觀看無(wú)錫硅動(dòng)力微電子AC/DC 快充產(chǎn)品與高頻QR氮化鎵方案介紹。

想了解更多硅動(dòng)力的資訊，可通過(guò)上方聯(lián)系方式聯(lián)系硅動(dòng)力。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

得益于芯片內(nèi)部控制技術(shù)的優(yōu)化、QR拓?fù)浜玩i谷帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，硅動(dòng)力的氮化鎵芯片方案在各個(gè)功率段都可實(shí)現(xiàn)高效率。芯片采用多樣化和客制化封裝，通過(guò)采用不同的封裝方案，獲得更小的體積和更低的溫升表現(xiàn)；

采用SP9687H+SP6520H氮化鎵方案的PD 65W DEMO 進(jìn)行了相關(guān)的性能展示，該方案總結(jié)起來(lái)有“三簡(jiǎn)兩高”的特點(diǎn)，外圍零件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，EMI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，熱設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、高效率和高可靠性。

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4、硅動(dòng)力20W快充方案套片批量出貨，進(jìn)入上市公司供應(yīng)鏈

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