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用于氮化鎵開關管的初級主控芯片SW1106 +SW3556,智融推出65W超薄氮化鎵快充全套方案!

2022-07-06 充電頭網 閱讀:
近日,智融科技發布了全新的ACDC產品,用于氮化鎵開關管的初級主控芯片SW1106,支持直驅增強型氮化鎵開關管,進一步完善氮化鎵快充產品線,致力于推出一站式氮化鎵快充電源解決方案。

前言etvednc

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65W氮化鎵充電器能夠為手機和電腦提供理想的快充體驗,同時不需要PFC,從成本和體積上都很有優勢,是工廠和消費者選擇的主力產品。隨著近年來平面變壓器技術的成熟,通過使用平面變壓器取代傳統繞線變壓器,充電器從常規的方塊形態進化成為餅干形態,更加便于攜帶。etvednc

 過去幾年,智融科技推出的多款可用于氮化鎵充電器的協議降壓二合一芯片,在車充和氮化鎵快充中應用非常廣泛。近日,智融科技發布了全新的ACDC產品,用于氮化鎵開關管的初級主控芯片SW1106,支持直驅增強型氮化鎵開關管,進一步完善氮化鎵快充產品線,致力于推出一站式氮化鎵快充電源解決方案。etvednc

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充電頭網已經拿到了智融推出的65W餅干氮化鎵快充方案,這款方案采用了智融推出的初級主控芯片和降壓協議芯片,為固定電壓輸出,搭配二次降壓電路實現多口快充,滿足消費者多個設備同時充電的需求。下面就對這款氮化鎵快充方案進行解析,看看是如何設計的。etvednc

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智融65W超薄快充方案介紹etvednc

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智融65W 3C口快充方案不僅小巧扁平,而且配備多達3個USB-C接口,實測三維僅81*46*12mm,功率密度約為1.42W/cm³,重量約為57g。不僅滿足消費者對于“餅干”充電器需求,更進一步提升該類產品的實用性,真正做到出門一個充電器就夠。etvednc

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模塊正面安規電容、高壓濾波電解電容橫置,其中兩個還套有黃色膠套絕緣保護。中心區域焊接平面變壓器,輸出端設有小板,三個USB-C母座全部焊接在小板上。etvednc

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板子背面設有整流橋、開關電源初次級芯片、降壓協議IC等器件,初次級分界明顯。etvednc

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三口C口單口輸出性能完全一樣,這里只以其中一個C口為例進行協議和PDO測試。使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A協議,以及QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協議。etvednc

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PDO報文顯示C1口具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位,以及3.3-21V3.25A三組PPS電壓檔位。etvednc

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充電器初級主控芯片來自智融,型號為SW1106,是一顆支持增強型氮化鎵開關管直驅的高頻反激準諧振控制器,芯片內部集成700V高壓啟動電路和X電容放電功能。芯片內部集成氮化鎵驅動器,驅動電壓為6V,可直接驅動增強型氮化鎵開關管。etvednc

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SW1106運行在帶谷底鎖定的谷底開啟工作模式,并集成頻率抖動功能以優化EMI性能,支持突發模式。供電采用雙VDD供電設計,在輸出電壓USB PD寬輸出場合降低控制器的功率損耗。etvednc

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SW1106內部集成輸入電壓保護,供電過壓保護,輸出過壓保護,逐周期電流限制,過載保護,輸出過流保護,電流取樣電阻開路和短路保護,芯片內置過熱保護,支持外接熱敏電阻進行器件過熱保護,保護功能全面。etvednc

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智融SW1106采用SSOP10封裝,支持氮化鎵快充,充電器以及開關電源應用,這顆初級控制器的推出,一方面實現了氮化鎵控制器的國產化替代,另外一方面也豐富了智融在快充電源的產品線。etvednc

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與SW1106搭配的氮化鎵開關管是英諾賽科INN650D150A,這是一顆耐壓650V的增強型氮化鎵高壓單管,瞬態耐壓750V,導阻150mΩ,采用DFN8*8封裝。智融SW1106能夠直接驅動增強型氮化鎵開關管,無需外置穩壓管或驅動器。右側兩顆0.27Ω電阻并聯,用于初級電流檢測。etvednc

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這款充電器的兩路二次降壓方案均采用智融新發布的SW3556解決方案,這款芯片支持雙USB-C接口降壓控制,內部集成多種快充協議,支持7A大電流輸出,并支持雙口功率盲插和獨立限流。SW3556支持驅動低壓氮化鎵開關管,可進一步提升降壓電路效率,減小充電器的體積與散熱要求。etvednc

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智融SW3556為同步整流降壓拓撲,支持40V輸入,內置同步整流降壓控制器,搭配使用硅MOS或氮化鎵開關管、電感電容等簡單的外圍器件,即可實現140W大功率輸出。內置的降壓控制器開關頻率為125KHz,支持PFM/PWM模式運行以優化轉換效率。etvednc

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此外,智融SW3556支持引腳外接電阻來配置輸出功率以及動態功率分配,在開發多口快充電源產品時無需外置單片機,以此實現更精簡的外圍并降低成本。適用于車載充電器、多口充電器、插排等產品領域。etvednc

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用于二次同步降壓電路的MOS管來自智融科技,絲印SWT40N45。etvednc

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用于雙口輸出的兩顆VBUS開關管也是SWT40N45。etvednc

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轉換效率測試etvednc

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充電器本質上是一種轉換設備,過程中會有損耗,以熱量的形式散發出來。我們平時看充電器上面的參數輸出100W或者65W是充電器可以為設備提供的最大輸出功率,但充電器從插座上汲取的功率往往要更大一些,下面是智融65W 3C DEMO在不同交流電壓輸入的情況下電壓固定為20V,以五組不同的電流值分別進行了轉換效率測試,測試結果如下。etvednc

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從測試的項目中可以看出,整體的轉換效率在79.92%到92.09%之間。DEMO在115V輸入的情況下,以20V3.25A輸出功率下的轉換效率最高,為92.09%。etvednc

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應力測試etvednc

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測試條件為90Vac輸入,20V3.25A滿載輸出。從應力測試結果可以看到,開關管峰值VDS電壓約為280V。etvednc

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測試條件為115Vac輸入,20V3.25A滿載輸出。從應力測試結果可以看到,開關管峰值VDS電壓約為316V。etvednc

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測試條件為230Vac輸入,20V3.25A滿載輸出。從應力測試結果可以看到,開關管峰值VDS電壓約為478V。etvednc

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測試條件為264Vac輸入,20V3.25A滿載輸出。從應力測試結果可以看到,開關管峰值VDS電壓約為526V,裕量充足。etvednc

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谷底鎖定測試etvednc

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智融SW1106具有獨特的Smart-Lock谷底鎖定技術,在整個負載范圍和輸入電壓范圍內都具有非常優秀的谷底鎖定表現。etvednc

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從上圖可以看出,即使在最惡劣的90V輸入下的一個工作周期內,SW1106依舊擁有著非常優秀的谷底鎖定表現,最多可實現第七個谷底導通。etvednc

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115V輸入情況下,SW1106的Smart-Lock技術能夠精準的鎖定谷底,降低開關管的開關損耗。etvednc

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230V輸入時,SW1106同樣可以精確的鎖定谷底開啟開關管。etvednc

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在264V輸入測試中,SW1106依然能夠做到精確的谷底鎖定并開通開關管。etvednc

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智融SW1106不僅具有Smart-Lock優秀的谷底鎖定技術,還具有獨特的頻率折返降頻技術,降低高壓下開關頻率,減小開關損耗,并且支持使用較低值的采樣電阻,減小功耗,提高效率。etvednc

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多口同時輸出測試etvednc

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下面來看一下DEMO的多口同時輸出情況。etvednc

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同時使用2個USB-C接口為筆記本電腦和手機充電,功率分別為43.08W和15.73W。etvednc

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同時為2臺手機充電,功率分別為12.88W和7.46W。etvednc

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智融65W超薄快充方案兼容性測試etvednc

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下面來看看智融的超薄快充方案對于設備的充電兼容性如何,因為充電器配備的3個接口在獨立使用時的性能相同,所以此次僅測試一個USB-C接口。etvednc

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iPhone 13 Pro Max是目前最新最大的iPhone手機,支持約27W的快充功率,使用USB-C為iPhone 13 Pro Max充電,功率為9.19V 2.92A 26.87W,USB-C完全可以滿足iPhone 13 Pro Max的快充需求。etvednc

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Switch底座TV模式支持PD快充,但想激活底座TV模式需要PD充電器支持15V3A及以上的PD快充檔位,也就是充電器最低也要支持45W快充。使用USB-C為Switch底座TV模式供電,充電器輸出功率為15.07V 0.29A 4.37W,成功點亮底座TV模式。etvednc

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受限于篇幅的原因無法將所有的測試數據一一展現出來,所以最后將測試的數據匯總成表。整體來看,在參與測試的手機、平板電腦、游戲機、筆記本電腦等數十臺設備中都可以觸發快充,部分手機充電功率甚至可以達到50W+,65W的功率也可以滿足平板電腦以及部分筆記本電腦的快充需求。etvednc

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柱狀圖部分,筆記本電腦和部分安卓機型的功率排在前面,其他設備的功率柱狀圖依次遞減。etvednc

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充電頭網總結etvednc

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智融最新推出的這款65W三口快充方案基于智融推出的氮化鎵主控芯片SW1106開發,這款芯片內置氮化鎵驅動器,可以直驅目前廣泛應用的英諾賽科等品牌氮化鎵開關管,支持高壓啟動以及分段供電,滿足氮化鎵快充應用。這款方案還采用了平面變壓器,借助氮化鎵技術高頻高效的特性,實現了超薄的機身設計。etvednc

整個方案的AC-DC部分設計得非常緊湊;此外在次級側通過兩顆智融SW3556芯片實現兩路降壓和協議識別功能,無需外置MCU即可實現雙路協調控制,高度集成的芯片設計同樣實現了精簡的外圍電路,僅需搭配幾顆降壓MOS和VBUS開關管,減少PCB板占板面積。同時兩顆芯片可以協同實現功率智能分配,滿足任一單口輸出65W、雙口或三口輸出功率智能分配,實現了對電源功率的充分應用。etvednc

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智融這顆初級控制器的推出,一方面實現了氮化鎵控制器的國產化替代,為快充PWM芯片提供更多國產品牌選擇。另外一方面也豐富了智融的產品線,實現了初級控制器加協議全套完整方案,進一步提高智融科技在有線快充領域的領先地位。etvednc

 

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1、智融推出氮化鎵直驅控制器SW1106
2、推動雙C口充電器普及,智融科技推出多款解決方案
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責編:Admin
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