前言
芯朋微電子于2019年推出的20W PD快充方案PN8161+PN8307H因集成度高、性能卓越、方案成本優勢明顯，獲倍思、品勝、麥多多、畢亞茲、坤興、古石、SSK飚王等品牌的廣泛采用，已成為現象級爆款產品。
隨著iPhone 13系列充電功率突破20W，越來越多的數碼產品對充電功率的需求有了進一步的提升，30W PD快充已成為下一個風口。然而，在20W PD向30W升級的過程中，存在著諸多困擾電源工程師朋友的問題。如功率密度提升1.5倍以上，溫升和EMC不易平衡；次邊SR的耐壓從60V提升至100V，分離方案器件多，布板困難；原邊SSR芯片的供電變化范圍從3.6倍增大至6倍，傳統LDO供電方式影響效率等。
針對這些問題，芯朋微最新推出了30W PD套片方案：PN8165+PN8307H，搭配業內高精簡度的SOT23-3 Boost芯片AP2080。在延續20W爆款產品PN8161+PN8307的諸多優點的同時還能實現全兼容，幫助電源工程師朋友輕松實現輸出功率20W向30W的快速升級迭代。下面充電頭網為大家介紹這款方案的亮點、測試數據及應用要點。
方案亮點
方案內置高壓啟動和電流采樣的高精簡主控PN8165，集成650V0.55Ω智能MOSFET，無需外部啟動電阻和CS電阻，方便布線，并提升市電低壓下的轉換效率。
PN8165可選SOP8或PDFN5x6封裝，最高開關頻率125kHz，內置高壓啟動，空載待機功耗<50mW，采用改善EMI的頻率調制技術，供電電壓9-38V，適合寬輸出電壓應用。
PN8165支持過溫保護、輸出過壓保護、輸出欠壓保護、逐周期過流保護、輸出短路保護、次級整流管短路保護、過載保護等多重保護措施，為充電器安全運行保駕護航。
與PN8165主控搭配的是PN8307H，同樣有SOP8或PDFN5x6兩種封裝可選，支持100V全集成同步整流，內置100V/10mΩ智能MOSFET，自適應死區控制提高MOSFET Rdson利用率，顯著降低溫升。
方案還包含了AP2080 Boost芯片，使用兆赫茲開關頻率的COT控制技術，將儲能電感體積降至0805封裝，任何工況下PN8165供電范圍控制在11~35V，顯著提升15~20V輸出電壓下的轉換效率。
上圖為芯朋微30W PD套片方案的典型應用圖，采用QR控制方式+自適應抖頻+智能功率器件等組合創新技術，改善系統EMC性能，傳導輻射裕量輕松大于6dB。
PN816x/PN8307x全系列芯片腳位相同，SOP8/PDFN兩種封裝靈活選擇，便于電源產品系列化設計及安規認證。
變壓器設計采用ATQ18骨架，繞線結構如上圖所示，其中Pin1~Pin5的電感量為370uH。
芯朋微30W PD套片方案demo如上圖所示，尺寸僅為36mm x 38mm x18mm，體積十分小巧。
測試數據
首先對芯朋微30W PD套片方案的待機功耗進行測試。
通過對芯朋微30W PD套片方案的待機功耗測試可以看出，5V0A時230V輸入的待機功耗在50mW左右，滿足75mW能效標準。
在接下來的效率測試中，首先測試20V輸出下的效率表現，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V和230V輸入電壓時，20V 1.5A的輸出效率均超過89%，相較于能效標準有2%以上的裕量。
在15V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時，15V 2A的輸出效率超過90%，在230V輸入電壓時15V 2A的輸出效率接近90%，相較于能效標準有3%左右的裕量。
在12V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時，12V 2.5A的輸出效率接近91%，在230V輸入電壓時12V 2.5A的輸出效率接近90%，相較于能效標準有3%和2%左右的裕量。
在9V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時，9V 3A的輸出效率接近91%，在230V輸入電壓時9V 3A的輸出效率超過89%，相較于能效標準有4%和2%左右的裕量。
在5V輸出下的效率表現測試中，可以看到芯朋微30W PD套片方案在115V輸入電壓時，5V 3A的輸出效率超過89%，在230V輸入電壓時5V 3A的輸出效率超過87%，相較于能效標準有7%和5%左右的裕量。
輸出電壓紋波方面，經測試芯朋微30W PD套片方案各種工況條件下均滿足小于100mV的要求，紋波表現優秀。
功率器件電壓應力測試方面，測試條件為輸入電壓為264Vac交流，輸出規格20V1.5A。
從應力測試結果可以看到，PN8165的最高電壓為590V，裕量充足。
從應力測試結果可以看到，PN8307H的最高電壓為86.8V，裕量充足。
溫升測試方面，對芯朋微30W PD套片方案在不同輸入輸出條件下的溫度表現進行測試，下圖中的CH1：PN8165、CH2：BD1、CH3：PN8307H、CH4：AP2080、CH5：T1（磁芯）、CH6：T1（線包）、CH8：環溫。
在90Vac輸入，20V 1.5A輸出時，經過1小時30分鐘測試，環境溫度穩定在42.8℃，PN8165溫度穩定在101.5℃；PN8307H溫度穩定在89.9℃；AP2080溫度穩定在80.0℃。
在264Vac輸入，20V 1.5A輸出時，經過3小時測試，環境溫度穩定在23.3℃，PN8165溫度穩定在102.8℃；PN8307H溫度穩定在93.4℃；AP2080溫度穩定在79.3℃。
在90Vac輸入，15V 2A輸出時，經過1小時測試，環境溫度穩定在23.4℃，PN8165溫度穩定在103.0℃；PN8307H溫度穩定在93.7℃；AP2080溫度穩定在81.6℃。
在264Vac輸入，15V 2A輸出時，經過50分鐘測試，環境溫度穩定在23.0℃，PN8165溫度穩定在102.4℃；PN8307H溫度穩定在95.9℃；AP2080溫度穩定在78.9℃。
在90Vac輸入，12V 2.5A輸出時，經過10分鐘測試，環境溫度穩定在23.4℃，PN8165溫度穩定在101.3℃；PN8307H溫度穩定在95.9℃；AP2080溫度穩定在80.5℃。
在264Vac輸入，12V 2.5A輸出時，經過1小時測試，環境溫度穩定在23.5℃，PN8165溫度穩定在105.1℃；PN8307H溫度穩定在100.5℃；AP2080溫度穩定在79.9℃。
在90Vac輸入，9V 3A輸出時，經過1小時測試，環境溫度穩定在23.1℃，PN8165溫度穩定在97.4℃；PN8307H溫度穩定在97.1℃；AP2080溫度穩定在78.0℃。
在264Vac輸入，9V 3A輸出時，經過50分鐘測試，環境溫度穩定在23.0℃，PN8165溫度穩定在103.0℃；PN8307H溫度穩定在101.8℃；AP2080溫度穩定在78.2℃。
EMC測試方面，芯朋微30W PD套片方案的EMI傳導、輻射滿足EN55032 Class B標準要求，裕量均大于6dB；ESD滿足IEC61000-4-2，8kV/15kV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；交流絕緣滿足3.75kVac要求。
充電頭網總結
當20W爆款方案PN8161+PN8307已獲得巨大成功的情況下，下一代產品如何才能更進一步？芯朋微用黃金搭檔PN8165+PN8307H給出了答案，搭配業內高精簡度的SOT23-3 Boost芯片AP2080，不僅使20W PN8161+PN8307方案的眾多優點得到保留，而且還實現與20W爆款方案的全兼容，幫助電源工程師朋友實現從20W到30W的無縫升級。
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