PFC+QR控制器全面國產(chǎn)，120W氮化鎵快充方案首秀

2022-01-10

百瓦快充是未來的普及趨勢，隨著筆記本和手機(jī)等大功率設(shè)備的普及，已經(jīng)有多款支持100W以及更大功率的充電器推出，滿足消費(fèi)者的快充需求。之前的100W或者更大功率的快充多采用LLC架構(gòu)配合同步降壓，成本較高，導(dǎo)致產(chǎn)品售價也較高，壓制了市場需求。

必易微推出了一款高性價比的120W氮化鎵快充電源方案，采用臨界模式升壓PFC+準(zhǔn)諧振反激+同步整流的拓?fù)浼軜?gòu)，支持寬范圍電壓輸出，無需使用二次降壓電路。相比LLC架構(gòu)節(jié)省了隔離驅(qū)動器以及一顆氮化鎵開關(guān)管的成本，并且支持寬電壓輸出，節(jié)省了二次降壓電路的成本，是一款高性能高性價比的大功率快充解決方案。

并且伴隨著近年來顯示器支持PD快充輸出，為筆記本實(shí)現(xiàn)一線通，必易微高性價比的解決方案還可為顯示器提供更高功率的快充。100W PD輸出滿足大功率筆記本充電及使用需求，釋放性能枷鎖，提升產(chǎn)品賣點(diǎn)。

一、必易微120W氮化鎵快充電源參考設(shè)計外觀

必易微120W氮化鎵快充方案采用PFC+反激的架構(gòu)，支持寬電壓輸出，電路相比LLC方案明顯簡化，具有明顯的成本優(yōu)勢。

必易微120W氮化鎵電源參考設(shè)計采用兩塊小板焊接輸入端EMI濾波電路和USB-C輸出小板，提高整體空間利用率。

參考設(shè)計從左到右依次是輸入濾波電路，PFC升壓電感，高壓濾波電容，反激變壓器和輸出濾波電容，布局清晰明了。

背面從左到右依次是同步整流，反激控制器和氮化鎵功率芯片，碳化硅二極管，PFC開關(guān)管和PFC控制器。最右側(cè)是整流橋，在正面還有一顆，使用兩顆均攤發(fā)熱。

使用游標(biāo)卡尺測得電源參考設(shè)計長度為65.38mm。

寬度為48.54mm。

高度為25mm，根據(jù)實(shí)測尺寸計算功率密度為1.51W/cm3。

與蘋果140W氮化鎵電源對比，大約是蘋果的1/2體積。

測得重量約為113.6g。

二、必易微120W氮化鎵快充電源參考設(shè)計解析

通過上面的尺寸測量以及尺寸對比，大家對這款120W的電源方案已經(jīng)有了大概的了解。在120W功率段使用反激能夠有效簡化充電器設(shè)計并降低整體成本，進(jìn)一步加快大功率充電器和用電設(shè)備生態(tài)建設(shè)。

輸入端小板焊接了保險絲，X電容，共模電感等器件，充分利用空間。左側(cè)還預(yù)留了折疊插腳的位置，可用于便攜式充電器設(shè)計。

PFC升壓電感，左側(cè)為濾波薄膜電容，右側(cè)是PFC輸出濾波電容，來自永銘，KCX系列，耐壓400V，容量27μF，四顆并聯(lián)。

反激變壓器特寫，采用絕緣膠帶纏繞，變壓器次級采用利茲線，降低高頻損耗。

輸出濾波電容采用兩顆永銘NPX系列固態(tài)電容，耐壓25V，820μF容量，兩顆并聯(lián)。

輸入端采用兩顆整流橋均分發(fā)熱，整流橋來自沃爾德，型號WRLSB80M，額定電流8A，耐壓1000V。

PFC升壓控制器來自必易微，型號KP2801，采用臨界模式運(yùn)行，支持單繞組電感，無需輔助繞組。芯片內(nèi)置高壓啟動電路，啟動時間小于0.2秒。

KP2801內(nèi)部集成消磁信號檢測技術(shù)，無需使用輔助繞組進(jìn)行消磁檢測，可降低系統(tǒng)成本。內(nèi)部集成豐富全面的保護(hù)功能，確保穩(wěn)定正常運(yùn)行，SOP-8封裝降低了空間占用，適合小體積緊湊的電源應(yīng)用。

PFC整流管采用創(chuàng)能動力 ACD06PS065N，是一顆耐壓650V，6A的碳化硅二極管，采用DFN5*6封裝。

PFC開關(guān)管為英飛凌IPL60R185P7，CoolMOS P7系列，耐壓650V，導(dǎo)阻185mΩ。

反激控制器來自必易微，型號KP2202，是一顆高集成度的反激控制器，集成高壓啟動和X電容放電功能，工作頻率最高可達(dá)500kHz，支持10-112V供電范圍。

KP2202具有500kHz、300kHz和140kHz三檔工作頻率可調(diào)，集成輸入過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)，集成抖頻功能以優(yōu)化EMI性能，芯片支持綠色節(jié)能模式和打嗝模式運(yùn)行，降低待機(jī)功耗。

KP2202還集成了全面的保護(hù)功能，包括供電過壓/欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸入過壓/欠壓保護(hù)，片內(nèi)和外置過熱保護(hù)、逐周期電流限制等多種保護(hù)功能。

氮化鎵功率芯片采用納微NV6125，這是一顆集成氮化鎵驅(qū)動器和氮化鎵開關(guān)管的氮化鎵功率芯片，采用6*8mm 散熱增強(qiáng)的QFN封裝，內(nèi)置650V耐壓，175mΩ導(dǎo)阻的氮化鎵開關(guān)管，瞬態(tài)耐壓可達(dá)800V。

兩顆貼片Y電容來自特銳祥。

同步整流控制器為KP4060，采用SOT23-6封裝，節(jié)省空間。KP4060支持600kHz開關(guān)頻率，滿足KP2202 500kHz高頻開關(guān)應(yīng)用。

KP4060支持DCM、BCM、CCM、QR工作模式和有源鉗位 Flyback 拓?fù)?，支?00kHz工作頻率，集成高壓檢測電路和高壓供電電路，集成智能雙路LDO，無需輔助繞組供電，支持輸出短路SR工作。

KP4060支持寬范圍輸出電壓應(yīng)用（0~20V），特別適用于支持QC、PD等協(xié)議的快充領(lǐng)域。并且支持高側(cè)或低側(cè)配置。<30ns 開通和關(guān)斷延時，Gate驅(qū)動有源鉗位技術(shù)，防止寄生耦合導(dǎo)致的誤開通，具有專利的智能電流過零關(guān)斷和智能開通檢測技術(shù)防止誤開通，確保安全使用。