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>產(chǎn)品新聞>支持PD3.1 28V5A輸出，銳仕嘉推出140W雙C口氮化鎵快充方案
2022-06-11
深圳銳仕嘉科技有限公司是一家專業(yè)致力于提供高效率，高功率密度及高可靠性的開關(guān)電源及儲(chǔ)能電源方案商，與全球功率半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)品牌英飛凌簽署戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議. 能與客戶及時(shí)分享當(dāng)前半導(dǎo)體前沿技術(shù)，并可為客戶提供從方案選型到產(chǎn)品認(rèn)證批量生產(chǎn)的配套服務(wù), 以及提供相關(guān)配套核心元器件銷售服務(wù)。
銳仕嘉針對(duì)百瓦級(jí)電源市場(chǎng)推出了140W氮化鎵電源模組方案，其基于PFC+LLC電路拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)計(jì)的二合一主控TEA2016，同步采用MP6924A,使用Transphorm氮化鎵開關(guān)管搭配森國(guó)科碳化硅二極管，利用高集成主控和第三代半導(dǎo)體器件，實(shí)現(xiàn)了高效率、高功率密度、低溫升的快充電源設(shè)計(jì)。
下面就隨充電頭網(wǎng)一起來(lái)看看銳仕嘉這套電源解決方案具體如何設(shè)計(jì)。
銳仕嘉140W快充方案外觀
銳仕嘉140W雙C口電源模塊采用PFC+LLC高效拓?fù)洌钆涠谓祲弘娐吩O(shè)計(jì)，支持140W功率盲插，雙口輸出時(shí)功率均為65W，支持獨(dú)立快充。
電源PCBA模塊預(yù)留了折疊插腳的空間，從正面圖上來(lái)看，左上角為PFC升壓電感，依次是高壓濾波電容，LLC變壓器。左下角是EMI濾波電路，右下角是輸出降壓電路，使用麥拉片絕緣隔離。
PCB背面是三顆氮化鎵開關(guān)管和一顆碳化硅二極管組成的初級(jí)部分，由TEA2016高集成主控控制，初級(jí)電路精簡(jiǎn)，并沒有采用大功率電源中常見的小板焊接方式。輸出側(cè)電路只占左下角很小一部分，使用三塊PCB垂直焊接，分別用于同步整流和二次降壓。
測(cè)得模塊長(zhǎng)度為68.57mm。
寬度為68.86mm。
厚度為22.46mm，進(jìn)而算得DEMO的功率密度為1.32W/cm3。
另外測(cè)得重量約為153g。
銳仕嘉140W快充方案詳解
上面對(duì)這款140W電源模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，下面就對(duì)這款電源模塊進(jìn)行詳細(xì)解析，一起來(lái)看看設(shè)計(jì)和用料如何。
電源輸入端一覽，交流輸入焊接連接到PCB上，焊接有保險(xiǎn)絲，兩級(jí)共模電感，安規(guī)X2電容和NTC浪涌抑制電阻。
交流輸入首先通過(guò)一顆慢熔保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲規(guī)格為5A 250V。
第一級(jí)共模電感，使用漆包線和絕緣線并繞。
安規(guī)X2電容來(lái)自JURCC捷威電子。
第二級(jí)共模電感使用扁銅線繞制，底部焊接絕緣支架。
NTC熱敏電阻絲印5D-5，用于限制接入電源的沖擊電流。熱敏電阻后面的紅色捷威電容用于整流橋輸出濾波，整流橋在紅色電容后面。
輸出濾波電感采用磁環(huán)繞制。
用于PFC供電濾波的捷威薄膜電容，規(guī)格為1μF 450V，電容后面是PFC升壓電感。
PFC升壓電感特寫。
下面來(lái)到電源背面，這款電源采用PFC+LLC架構(gòu)，主控芯片使用NXP恩智浦TEA2016，是一顆二合一控制器，芯片內(nèi)置DCM模式PFC控制器和LLC諧振控制器，內(nèi)置數(shù)字架構(gòu)控制，參數(shù)可配置，簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)，外圍元件精簡(jiǎn)，內(nèi)置多重完善的保護(hù)功能。
PFC開關(guān)管使用transphorm TP65H150G4LSG，是一款DFN8*8封裝的氮化鎵開關(guān)管，耐壓650V，瞬態(tài)耐壓800V，導(dǎo)阻為150mΩ，柵極支持20V耐壓，具備極低的反向恢復(fù)電荷，并減小開關(guān)損耗。相比傳統(tǒng)硅器件可提升能效及開關(guān)頻率，提升系統(tǒng)功率密度，減小系統(tǒng)尺寸及重量，并降低系統(tǒng)成本。
PFC升壓整流管使用森國(guó)科 KS06065D，耐壓650V，正向電流6A，最高工作溫度175℃，采用PDFN5*6封裝。
高壓濾波電容來(lái)自貴彌功，規(guī)格為450V 120μF，KMQ系列，105℃耐高溫。
LLC開關(guān)管使用transphorm TP65H3000G4LSG，是一款DFN8*8封裝的氮化鎵開關(guān)管，耐壓650V，瞬態(tài)耐壓725V，導(dǎo)阻為240mΩ，柵極支持18V耐壓，具備極低的反向恢復(fù)電荷，并減小開關(guān)損耗。transphorm的耗盡型氮化鎵器件，兼容傳統(tǒng)硅MOS的控制器，相比增強(qiáng)型氮化鎵開關(guān)管，無(wú)需額外增加元件，修改電路，簡(jiǎn)化了氮化鎵器件的應(yīng)用。
使用兩顆TP65H3000G4LSG氮化鎵開關(guān)管組成半橋。
電源初級(jí)使用一顆JSH萬(wàn)京源PZ系列固態(tài)電容，用于PFC+LLC控制器供電濾波，規(guī)格為100μF 35V。
LLC諧振電容來(lái)自捷威。
諧振電感特寫。
兩顆貼片Y電容均來(lái)自四川特銳祥科技股份有限公司，具有體積小、重量輕等特色，非常適合應(yīng)用于氮化鎵快充這類高密度電源產(chǎn)品中。料號(hào)為TMY1221K。
特銳祥專注于被動(dòng)元器件的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，注冊(cè)資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類：SMD TRX及DIP TY電容器，TRX將致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品類的應(yīng)用，為客戶提供更多的解決方案。
充電頭網(wǎng)了解到，特銳祥貼片Y電容除了被倍思高通QC5認(rèn)證100Ｗ氮化鎵快充、麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級(jí)閃充氮化鎵充電器、聯(lián)想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數(shù)十款大功率充電器使用外，也可應(yīng)用于海陸通、第一衛(wèi)、貝爾金等品牌20W迷你快充上，性能獲得客戶一致認(rèn)可。
另外一顆貼片Y電容料號(hào)為TMY1102M。
用于輸出電壓反饋的1019光耦，電源為固定電壓輸出，使用兩路獨(dú)立的二次降壓電路進(jìn)行降壓輸出。
電源輸出側(cè)一覽，焊接三塊小板分別用于兩路接口降壓控制和輸出同步整流。
兩路接口支持獨(dú)立的降壓輸出，雙口同時(shí)支持65W快充輸出，對(duì)應(yīng)到兩個(gè)接口，采用兩顆降壓電感和輸出濾波電容，用于降壓輸出。
變壓器次級(jí)輸出連接到垂直的同步整流小板上，同步整流控制器采用MPS MP6924A，驅(qū)動(dòng)兩顆外置MOS管用于LLC同步整流。兩顆濾波固態(tài)電容來(lái)自萬(wàn)京源，PZ系列，680μF 35V。
磁環(huán)降壓電感特寫，外套熱縮管絕緣。
英集芯IP2736協(xié)議芯片支持USB PD3.0/3.1協(xié)議，支持28V EPR檔位輸出，支持E-Marker線纜。同時(shí)這顆協(xié)議芯片還支持QC5/QC4+QC3+/QC3.0/QC2.0快充協(xié)議，支持中國(guó)融合快充標(biāo)準(zhǔn)UFCS，支持FCP/SCP快充協(xié)議，支持AFC快充協(xié)議，支持SFCP快充協(xié)議和MTK PE快充。手機(jī)電腦快充全部通吃，協(xié)議支持非常全面。
英集芯IP2736協(xié)議芯片內(nèi)部集成電壓基準(zhǔn)，集成可編程的電壓/電流環(huán)路控制，芯片內(nèi)部集成低端電流檢測(cè)，輸出支持線損補(bǔ)償。支持電源適配器應(yīng)用的光耦反饋，支持通過(guò)I2C和FB控制的DC-DC改變輸出電壓，支持車充、儲(chǔ)能電源、充電器、移動(dòng)電源、電動(dòng)工具等應(yīng)用。
充電頭網(wǎng)拆解了解到，英集芯快充協(xié)議芯片已獲得小米、華為、三星等大品牌客戶的快充產(chǎn)品采用，產(chǎn)品性能質(zhì)量獲得客戶高度認(rèn)可。
外置的同步降壓管來(lái)自冠禹，型號(hào)KS3214MAT，耐壓30V，導(dǎo)阻4.5mΩ，采用PDFN3333封裝。
對(duì)應(yīng)另外一路的同步降壓管，型號(hào)相同。
兩路輸出的濾波電容同樣來(lái)自萬(wàn)京源，規(guī)格為330μF 35V。
另一路的濾波電容規(guī)格相同。
USB-C母座焊接在垂直小板上，過(guò)孔焊接固定，黑色膠芯不露銅。
另一路輸出的USB-C母座同樣焊接在垂直小板上。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
通過(guò)對(duì)銳仕嘉140W USB PD3.1電源的詳解，我們發(fā)現(xiàn)這款電源使用了一款二合一的PFC+LLC控制器。恩智浦TEA2016通過(guò)將PFC控制器和LLC控制器集成在一個(gè)封裝內(nèi)部，簡(jiǎn)化了大功率快充電源初級(jí)設(shè)計(jì)，無(wú)需額外焊接小板，電路簡(jiǎn)潔。同時(shí)這款電源中還使用了transphorm的耗盡型氮化鎵開關(guān)管，可以兼容傳統(tǒng)硅MOS驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)電路重新設(shè)計(jì)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路，助力高功率密度設(shè)計(jì)。
銳仕嘉這款140W USB PD3.1電源采用LLC電路恒壓輸出，搭配兩路降壓電路，使用英集芯IP2736協(xié)議芯片，兩個(gè)接口單口輸出時(shí)均支持140W輸出功率，雙口輸出功率自動(dòng)分配為65+65W，滿足兩臺(tái)筆記本同時(shí)充電需求。電源內(nèi)部高壓電解電容采用日系貴彌功，固態(tài)電容全部使用萬(wàn)京源PZ系列充電器專用電容，具備小體積高可靠的性能優(yōu)勢(shì)，滿足高端品牌對(duì)電源品質(zhì)嚴(yán)苛要求。