比銀行卡還要小的多，智融推出65W 3C口超薄氮化鎵快充方案

前言

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(yōu)勢，是工廠和消費者選擇的主力產(chǎn)品。隨著近年來平面變壓器技術(shù)的成熟，通過使用平面變壓器取代傳統(tǒng)繞線變壓器，充電器從常規(guī)的方塊形態(tài)進化成為餅干形態(tài)，更加便于攜帶。

智融科技推出了多款可用于氮化鎵充電器的協(xié)議降壓二合一芯片，在車充和氮化鎵快充中應(yīng)用非常廣泛。智融推出了用于氮化鎵開關(guān)管的初級主控芯片SW1106，支持直驅(qū)增強型氮化鎵開關(guān)管，進一步完善氮化鎵快充產(chǎn)品線，致力于推出一站式氮化鎵快充電源解決方案。

充電頭網(wǎng)已經(jīng)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(xié)議芯片，為固定電壓輸出，搭配二次降壓電路實現(xiàn)多口快充，滿足消費者多個設(shè)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(shè)計的。

智融65W超薄快充方案外觀

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，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(chǎn)品的實用性，真正做到出門一個充電器就夠。

模塊正面安規(guī)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(qū)域焊接平面變壓器，輸出端設(shè)有小板，三個USB-C母座全部焊接在小板上。

模塊側(cè)面一覽，黑色電容沉板以降低厚度。

輸出端小板僅用于焊接母座，無其它器件。

板子背面設(shè)有整流橋、開關(guān)電源初次級芯片、降壓協(xié)議協(xié)議IC等器件，初次級分界明顯。

測得模塊長度為81.47mm。

寬度為46.38mm。

厚度為12.08mm，通過三維算得模塊功率密度約為1.42W/cm。

重量約為57g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A協(xié)議，以及QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協(xié)議。

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。

測得USB-C2口兼容協(xié)議和C1口的相同。

測得C2口PDO報文也和C1口的一樣。

測得C3口同樣支持QC3+、QC5、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協(xié)議。

此外PDO報文也相同，即三個C口均支持65W快充輸出，單口輸出性能完全一樣，支持功率盲插。

智融65W超薄快充方案解析

看完了外觀的介紹，下面我們來從輸入端開始，來看這款電源的用料和設(shè)計。

電源PCBA模塊側(cè)面一覽，右側(cè)焊接輸入保險絲和EMI電路以及濾波電容。

電源輸入端保險絲來自藍寶，規(guī)格為3.15A。

保險絲后面是黃色安規(guī)X2電容和共模電感，共模電感使用絕緣線和漆包線繞制。

交流輸入經(jīng)過EMI電路，連接到整流橋的過孔。

充電器輸入端沒有焊接元件，為折疊插腳留有空間，元件放置在折疊插腳兩側(cè)的空間內(nèi)部。

整流橋來自深圳市沃爾德實業(yè)有限公司，型號WRLSB80M，這顆軟橋通過較軟的恢復(fù)曲線，比較平滑的關(guān)斷特性，可以降低二極管結(jié)電容達到非常少的諧波振蕩產(chǎn)生的效果。LSB封裝，擁有良好的散熱特性，幫助中大瓦數(shù)適配器提升可靠性，單顆可做60W+。

沃爾德 WRLSB80M 資料信息。

高壓電解電容來自永銘，頂部套有黃色膠帽絕緣。

磁環(huán)差模電感，外套熱縮管絕緣。

兩顆高壓電解電容并聯(lián)濾波，其中一顆來自永銘。

另外一顆電容來自KNSCHA科尼盛，經(jīng)過整流和濾波后的直流電為開關(guān)電源初級供電。

用于高壓啟動電路的二極管，連接在交流輸入上，同時還為安規(guī)X2電容放電。

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(guān)管直驅(qū)的高頻反激準諧振控制器，芯片內(nèi)部集成700V高壓啟動電路和X電容放電功能。芯片內(nèi)部集成氮化鎵驅(qū)動器，驅(qū)動電壓為6V，可直接驅(qū)動增強型氮化鎵開關(guān)管。

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(yōu)化EMI性能，支持突發(fā)模式。供電采用雙VDD供電設(shè)計，在輸出電壓USB PD寬輸出場合降低控制器的功率損耗。

SW1106內(nèi)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(nèi)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。

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

與控制器搭配的氮化鎵功率開關(guān)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(tài)耐壓750V，導(dǎo)阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。右側(cè)兩顆0.27Ω電阻并聯(lián)，用于初級電流檢測。

INN650D150A支持超高開關(guān)頻率，無反向恢復(fù)電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標準的工業(yè)應(yīng)用要求，內(nèi)置ESD保護，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規(guī)。

用于反激的RCD吸收電路，由二極管，電阻和電容組成，吸收變壓器初級繞組的漏感能量。

變壓器為平面變壓器，磁芯纏繞黃色膠帶絕緣，頂部貼有智融商標。

平面變壓器次級采用銅柱焊接連接到PCB上。

兩顆貼片Y電容來自禾伸堂，兩顆串聯(lián)獲得更高的安全性。

用于輸出電壓反饋的EL1018光耦。

431電壓基準配合光耦進行輸出電壓反饋。

同步整流管來自砹德曼，型號為AD120N85D5，是一顆耐壓85V的NMOS管，采用DFN5*6封裝。

同步整流控制器采用MPS MP6908A，最高工作頻率600KHz，支持DCM/CCM/QR準諧振工作模式，內(nèi)置振鈴檢測防止DCM和QR運行下誤開通，支持邏輯電壓和標準電壓同步整流管。

次級濾波固態(tài)電容來自瑞隆，規(guī)格為470μF 25V，將同步整流輸出濾波，為二次降壓電路供電。

充電器次級采用兩顆4.7μH降壓電感，為兩路二次降壓電路，分別對應(yīng)三個輸出接口，可實現(xiàn)單口65W功率盲插，雙口功率智能分配。

輸出二次降壓電路一覽，分別有兩顆降壓協(xié)議芯片與對應(yīng)的降壓管和VBUS開關(guān)管。

這款充電器的二次降壓方案采用智融新發(fā)布的SW3556解決方案，這款芯片支持雙USB-C接口降壓控制，內(nèi)部集成多種快充協(xié)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(qū)動低壓氮化鎵開關(guān)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。

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

此外，智融SW3556支持引腳外接電阻來配置輸出功率以及動態(tài)功率分配，在開發(fā)多口快充電源產(chǎn)品時無需外置單片機，以此實現(xiàn)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(chǎn)品領(lǐng)域。

另外一路的降壓協(xié)議芯片同樣為SW3556。

用于二次同步降壓電路的MOS管來自智融科技，絲印SWT40N45。

220μF 25V固態(tài)電容用于二次降壓輸出濾波。

用于USB-C口輸出的VBUS開關(guān)管同樣為SWT40N45。

用于雙口輸出的兩顆VBUS開關(guān)管也是SWT40N45。

輸出接口垂直焊接在小板上，小板再焊接到充電器主板上，座子與主板平行。

USB-C母座過孔焊接固定，黑色膠芯不露銅。

智融65W超薄快充方案兼容性測試

下面來看看智融的超薄快充方案對于設(shè)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。

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。

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。

受限于篇幅的原因無法將所有的測試數(shù)據(jù)一一展現(xiàn)出來，所以最后將測試的數(shù)據(jù)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(shù)十臺設(shè)備中都可以觸發(fā)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。

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(shè)備的功率柱狀圖依次遞減。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

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(fā)，這款芯片內(nèi)置氮化鎵驅(qū)動器，可以直驅(qū)目前廣泛應(yīng)用的英諾賽科等品牌氮化鎵開關(guān)管，支持高壓啟動以及分段供電，滿足氮化鎵快充應(yīng)用。這款方案還采用了平面變壓器，借助氮化鎵技術(shù)高頻高效的特性，實現(xiàn)了超薄的機身設(shè)計。

整個方案的AC-DC部分設(shè)計得非常緊湊；此外在次級側(cè)通過兩顆智融SW3556芯片實現(xiàn)兩路降壓和協(xié)議識別功能，無需外置MCU即可實現(xiàn)雙路協(xié)調(diào)控制，高度集成的芯片設(shè)計同樣實現(xiàn)了精簡的外圍電路，僅需搭配幾顆降壓MOS和VBUS開關(guān)管，減少PCB板占板面積。同時兩顆芯片可以協(xié)同實現(xiàn)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(xiàn)了對電源功率的充分應(yīng)用。

這顆初級控制器的推出，一方面實現(xiàn)了氮化鎵控制器的國產(chǎn)化替代，為氮化鎵快充提供新的解決方案，減少缺貨造成的損失。另外一方面也豐富了智融在快充電源的產(chǎn)品線，實現(xiàn)初次級的芯片供應(yīng)，簡化采購流程。