前言
目前蘋果、三星與小米等全球頭部品牌正相繼推出了符合待機(jī)零功耗標(biāo)準(zhǔn)的充電器,對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō),這也將逐漸變成產(chǎn)業(yè)共識(shí)。隨著頭部帶動(dòng)與供應(yīng)鏈平臺(tái)化成熟,零待機(jī)將逐漸下沉到主流市場(chǎng),成為新一代快充與墻插面板的“出廠默認(rèn)能力”。
什么是待機(jī)零功耗
據(jù)《IEC62301 家用電器待機(jī)功耗的測(cè)量》這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,功耗<5mw即為零待機(jī)。同樣,業(yè)界標(biāo)桿企業(yè)之一的三星電子也將5mW定義為零待機(jī)的分界線。并于2021年8月在其網(wǎng)站明確提出,目前其手機(jī)充電器產(chǎn)品上執(zhí)行的20mW待機(jī)標(biāo)準(zhǔn)在2025年前要全部更換到5mW。
待機(jī)零功耗應(yīng)用場(chǎng)景
在眾多應(yīng)用中,墻插面板與帶 USB-C 的插線板這類插墻設(shè)備無(wú)疑是待機(jī)零功耗最優(yōu)落地場(chǎng)景,這類產(chǎn)品7×24 小時(shí)通電、空載頻次高,多口集中管理可有效攤薄系統(tǒng)損耗,同時(shí)正處于接口從 USB-A 向 USB-C、功率從低到高、單口到多口的代際更迭期,給待機(jī)零功耗相關(guān)技術(shù)的批量植入提供了天然窗口。龐大的家庭與公共空間裝機(jī)基數(shù),使其成為零待機(jī)技術(shù)推廣的“樣板間”。
待機(jī)零功耗芯片解決方案
而要實(shí)現(xiàn)待機(jī)零功耗,當(dāng)前的典型做法是以原邊高效控制為主、次級(jí)協(xié)同的系統(tǒng)化降耗。即原邊采用QR/DCM并在空載進(jìn)入突發(fā)/降頻模式,去光耦或用低耗隔離反饋以消除光耦靜耗,次級(jí)SR在輕載窗口提前停驅(qū)避免反向電流。在實(shí)現(xiàn)方式上,通常會(huì)采用配套的AC/DC 主控 + SR同步整流,使突發(fā)時(shí)序、停驅(qū)門限與跨隔離反饋一致,從而穩(wěn)定把空載做進(jìn)毫瓦級(jí)并更易量產(chǎn)復(fù)現(xiàn)。
接下來(lái)充電頭網(wǎng)將盤點(diǎn)一下各家推出的零待機(jī)功耗方案,供工程師快速選型。
以下排名不分先后,按企業(yè)英文首字母排序。
BPS 晶豐明源
晶豐明源新推出了一款PD快充組合方案,可以實(shí)現(xiàn)待機(jī)零功耗,在230V空載下的功率消耗僅在2mW以下,余量巨大。該方案由BP87640準(zhǔn)諧振反激控制器芯片、BP62640次級(jí)側(cè)控制器芯片芯片構(gòu)成。通過(guò)緊湊設(shè)計(jì)整合多功能模塊,可以有效提高設(shè)備性能,降低能源消耗。
晶豐明源BP87640
BP87640是晶豐明源推出的一款零待機(jī)功耗的準(zhǔn)諧振反激控制器芯片,內(nèi)置GaN門驅(qū)動(dòng)器。該芯片具有130KHz的最大開(kāi)關(guān)頻率,內(nèi)部集成了700V高壓?jiǎn)?dòng)電路,并支持最高150V的輔助供電,適用于非常廣泛的輸出電壓范圍。
BP87640通過(guò)磁耦合器BP818與次級(jí)側(cè)控制器BP62640通信,實(shí)現(xiàn)了二次側(cè)調(diào)節(jié)。它通常在QR和DCM模式下進(jìn)行谷底切換操作,具備高效率和良好的EMI性能。
BP87640采用SSOP-10封裝,符合LPS規(guī)定,具有逐周期電流限制、輸出過(guò)電壓保護(hù)、輔助供電過(guò)電壓保護(hù)、二次整流器短路保護(hù)、反饋開(kāi)路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)機(jī)制,適用于QC / USB PD / 可編程交流/直流充電器領(lǐng)域,搭配這款芯片可以研發(fā)出高效率低功耗體積小的充電器。
晶豐明源BP62640
BP62640 是一款A(yù)C/DC次級(jí)側(cè)控制器,可與準(zhǔn)諧振反激控制器芯片BP87640配合使用,在旅行適配器應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)零待機(jī)功率。
BP62640采用基于輸出電壓紋波的控制算法,確保快速瞬態(tài)響應(yīng),同時(shí)消除了對(duì)復(fù)雜環(huán)路補(bǔ)償電路的需求。通過(guò)磁耦合器BP818向主控制器發(fā)送請(qǐng)求信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的精確調(diào)節(jié)。在待機(jī)狀態(tài)下,BP62640可進(jìn)入超低功耗的睡眠模式,在次級(jí)端消耗極低,同時(shí)消除了反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的損耗,而且磁耦合器無(wú)需偏置電流,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。
此外,BP62640還集成了先進(jìn)的同步整流控制器,優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)占空比,提升了系統(tǒng)效率。通過(guò)電荷泵電源,輸出電壓可調(diào)至最低2.8V。BP62640提供QFN3*3-16L封裝,為電子設(shè)計(jì)提供了更多的選擇。
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HYASIC華源智信
華源智信產(chǎn)品是通過(guò)組合形式實(shí)現(xiàn)零待機(jī)(小于5mw),在空載時(shí)候切斷光耦,可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在待機(jī)時(shí)的功耗為4.5~4.8mW,可以滿足零待機(jī),但余量不大。因此通過(guò)降低同步整流器的損耗,即通過(guò)協(xié)議切斷同步整流待機(jī)通電,可以讓整個(gè)系統(tǒng)的待機(jī)損耗降至3.X mW,剩余1.X mW的裕量,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的量產(chǎn)化。
華源智信HY1662
華源智信HY1662是一款用于電源管理和電壓調(diào)整的PWM控制器芯片,其主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)輸入電壓并控制輸出電壓以保持穩(wěn)定。
HY1662內(nèi)置通信協(xié)議,在收到ZP信號(hào)后可進(jìn)入低功耗式,驅(qū)動(dòng)MOS或GaN針對(duì)Coo1Mos有自適應(yīng)智能驅(qū)動(dòng),HY1662可以高壓?jiǎn)?dòng)+低漏電,全QR操作,最高頻率200K,具有高達(dá)55V的工作電壓,適應(yīng)輸出電壓范圍非常寬。
HY1662在該方案中旨在實(shí)現(xiàn)低于5毫瓦的待機(jī)功耗和50微安的待機(jī)電流。其集成了精密的恒壓(CV)控制方案,支持脈沖模式控制、PFM(脈沖頻率調(diào)制)、DCM(降壓模式)和QR(恒定導(dǎo)通時(shí)間)等多種控制模式,并具有頻率抖動(dòng)、自適應(yīng)MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)和熱關(guān)斷電路等功能。
HY1662還集成了豐富的保護(hù)和功能,如線路補(bǔ)償、輸出過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、上電和斷電保護(hù)以及感應(yīng)電阻器開(kāi)路保護(hù),同時(shí)提供SOP7封裝。
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華源智信HY923
HY923是一款智能數(shù)字控制同步整流控制器,作為二極管模擬器工作。HY923可以在正端或負(fù)端應(yīng)用,關(guān)斷速度快,反向尖峰電壓低,耐壓150V,驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),驅(qū)動(dòng)電壓鉗位在7V,啟動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)下拉功能,具有積分功能以避免同步整流誤開(kāi)通。
HY923可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)N通道功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,以替代肖特基二極管,實(shí)現(xiàn)高效率。HY923采用數(shù)字控制技術(shù),以優(yōu)化在不同應(yīng)用中的DCM / PFM / CCM / QR多模式操作。數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了穩(wěn)健的CCM操作。
自適應(yīng)預(yù)關(guān)斷方案不僅確保了快速切換,還最小化了開(kāi)關(guān)損耗。自適應(yīng)預(yù)關(guān)斷方案通過(guò)軟SR MOSFET關(guān)斷過(guò)渡,優(yōu)化了電磁干擾(EMI)。通過(guò)INTG引腳可配置的電壓-時(shí)間閾值,避免了在DCM/QR模式下由于寄生環(huán)路引起的SR MOSFET誤觸發(fā)切換。
HY923集成了多種功能,可以減少BOM并優(yōu)化性能,提供SOT23-6封裝。
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INJOINIC 英集芯
英集芯零待機(jī)功耗45W PD快充方案主要運(yùn)用到高性能多模式零待機(jī)AC/DC反激控制器IP2017_S8以及支持寬電壓輸出系統(tǒng)的同步整流控制器IP2028的電源方案,可實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗和待機(jī)電流,并提供多種保護(hù)和功能,以確保系統(tǒng)可靠性。
英集芯IP2017_S8
英集芯IP2017_S8是一款高性能離線式AC/DC一次側(cè)反激控制器,具有自適應(yīng)多模式控制(MMC)和二次側(cè)調(diào)節(jié)(SSR)功能,適用于要求具有高功率密度和高精度輸出電壓/電流、低待機(jī)功率的應(yīng)用。
IP2017_S8結(jié)合了頻率折返和谷底導(dǎo)通技術(shù),通過(guò)減少開(kāi)關(guān)損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率。通過(guò)加入頻率調(diào)制,能顯著降低EMI輻射和共模噪聲。具有寬廣的自適應(yīng)開(kāi)關(guān)頻率范圍,提高了輕負(fù)載效率,最大工作頻率經(jīng)過(guò)優(yōu)化,最大限度地降低器件溫度,提高滿負(fù)載效率。最小峰值電流也被優(yōu)化設(shè)計(jì)以平衡待機(jī)功耗和音頻噪聲。
IP2017_S8在輕載輸出條件下進(jìn)入突發(fā)模式 (Burst Mode),此模式下其具有極低的工作電流(160µA),能顯著降低待機(jī)功耗,以滿足最嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn),如CoC V5和DoE VI標(biāo)準(zhǔn)。
IP2017_S8在空載輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)零待機(jī)功耗(5mW),此模式下IP2017_S8具有極低的工作電流(31uA)。 還具有完善的保護(hù)功能和豐富的定制化配置參數(shù),如最大頻率,輸出過(guò)壓保護(hù)(VS_OVP),輸出欠壓保護(hù)(VS_UVP), Brown-in/Brown-out,過(guò)溫保護(hù)(OTP),帶補(bǔ)償?shù)倪^(guò)功率保護(hù)(OLP)功能。 采用SOP8封裝。
英集芯IP2028
同步整流控制器采用英集芯IP2028,這是一款支持寬電壓輸出系統(tǒng)的同步整流控制器,用于驅(qū)動(dòng)高效反激變換器中的次級(jí)整流MOSFET,可取代肖特基二極管。通過(guò)檢測(cè)同步整流(SR)MOSFET的漏極-源極電壓,IP2028可以輸出理想的驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)通或關(guān)斷MOSFET。
同步整流的應(yīng)用可以有效降低二次側(cè)整流器的功耗,獲得更高的效率和更低的溫升,實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。僅需極少的外圍器件,IP2028就可以為3.3-21V輸出電壓應(yīng)用提供高性能的解決方案。
IP2028無(wú)需輔助繞組供電,內(nèi)部的穩(wěn)壓電路就可以產(chǎn)生合適的電源電壓,這使得它適用于具有低輸出電壓要求的充電器應(yīng)用,或采用高側(cè)同步整流方案的適配器應(yīng)用。
為了保證快速關(guān)斷MOSFET的能力,隨著次級(jí)電流的減小,IP2028通過(guò)降低MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)將MOSFET的導(dǎo)通壓降調(diào)節(jié)至約40mV,并在漏極-源極電壓反向之前將其迅速關(guān)斷。可配置的振鈴檢測(cè)電路防止IP2028在不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)和準(zhǔn)諧振時(shí)的VDS振鈴導(dǎo)致錯(cuò)誤開(kāi)啟。IP2028采用SOT23-6封裝。
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Navitas 納微
納微NV9510
納微NV9510是一顆高頻準(zhǔn)諧振反激控制器,支持寬范圍VDD供電電壓,從6.5V到78.5V,具備多種工作模式功能,通過(guò)混合QR和CCM工作模式在通用輸入和滿載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率,支持調(diào)頻提升EMI性能。芯片內(nèi)部集成高壓?jiǎn)?dòng)和X電容放電,待機(jī)功耗小于20mW。
芯片內(nèi)部集成過(guò)壓,欠壓和過(guò)熱保護(hù),支持逐周期過(guò)電流保護(hù),支持取樣電阻短路保護(hù)和整流二極管短路保護(hù),同時(shí)具備精確的自動(dòng)重新啟動(dòng)、鎖定和長(zhǎng)自動(dòng)重新啟動(dòng)模式,非常適合用于超低零部件BOM的最佳可靠系統(tǒng),最大限度保護(hù)設(shè)備的安全。
納微的GaN IC和控制器技術(shù)支持高頻率、高效率和低電磁干擾,以實(shí)現(xiàn)極具吸引力的成本結(jié)構(gòu)的前所未有的功率密度,NV9510具備大于1W/cc可實(shí)現(xiàn)的功率密度,同時(shí)變壓器的尺寸非常小,只需要少量的外圍零部件即可實(shí)現(xiàn)完整的高性能電源解決方案。
納微NV9510采用SOIC-10封裝,使設(shè)計(jì)者能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、快速和可靠的解決方案,適用于高功率密度的AC/DC電源、充電適配器等領(lǐng)域之中。
納微NV9701
NV9701 是一款次級(jí)同步整流控制器,專為隔離型反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)特有的關(guān)斷控制算法,NV9701 能夠可靠地支持不連續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM)、準(zhǔn)諧振 (QR) 和連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 多種模式。
NV9701 支持26.5V 的寬輸入電壓范圍,既適用于高邊應(yīng)用,也適用于低邊應(yīng)用。同時(shí),其高頻率操作及低 EMI(電磁干擾)特性使其在低功耗應(yīng)用中尤為突出。此外,該芯片還優(yōu)化了同步整流 MOSFET 的門極關(guān)斷閾值控制,并采用了專有的 CCM SR 關(guān)斷算法,能夠有效減少 SR MOSFET 的開(kāi)啟/關(guān)閉傳播延遲,從而提高轉(zhuǎn)換效率。
NV9701 采用 SOT-23-6L 小型封裝,典型應(yīng)用場(chǎng)景包括為智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備提供電源的 USB PD 快速充電器、便攜式設(shè)備的電源適配器,以及固定或可變輸出電壓的反激電源。
Renesas 瑞薩
瑞薩零待機(jī)功耗方案采用iW9860初級(jí)控制器搭配iW760次級(jí)控制器,組合實(shí)現(xiàn)了超低待機(jī)功耗,高轉(zhuǎn)換效率和高性價(jià)比的快充解決方案。
瑞薩iW9860
iW9860是一顆零待機(jī)功耗的數(shù)字控制反激控制器,芯片具備瑞薩專利的恒定頻率,準(zhǔn)諧振和自適應(yīng)多模式控制。
iW9860開(kāi)關(guān)頻率范圍為70kHz到130kHz,待機(jī)功耗為零,支持單層PCB設(shè)計(jì),大大降低系統(tǒng)總成本,使用獨(dú)特的開(kāi)關(guān)模式,包括自適應(yīng)準(zhǔn)諧振(QR)操作和自適應(yīng)多模控制(MMC)以及連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM),可大大提高效率的同時(shí)消除聽(tīng)覺(jué)噪音并實(shí)現(xiàn)尺寸、效率和電磁干擾性能的優(yōu)化,內(nèi)置單點(diǎn)故障保護(hù)以及過(guò)溫保護(hù)閾值,大大提高設(shè)備的安全穩(wěn)定性。
iW9860具有多模式控制包括PWM,PFM和突發(fā)模式,優(yōu)化反激轉(zhuǎn)換器的性能,包括能效和EMI。通過(guò)搭配iW760可實(shí)現(xiàn)緊湊的快充充電器設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高能效,高性價(jià)比的快充解決方案。
renesas iW9860芯片采用6引腳SOT-23封裝,支持緊湊型電源設(shè)計(jì),可應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦和其他便攜設(shè)備的快充交流/直流適配器中。
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瑞薩iW760
iW760是一顆次級(jí)控制芯片,芯片內(nèi)部集成協(xié)議功能,同步整流控制器和VBUS控制,支持PD3.0快充應(yīng)用。
芯片內(nèi)置數(shù)字補(bǔ)償,用于反激轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制。芯片采用硬連線狀態(tài)機(jī),無(wú)需MCU編碼,消除了惡意提升輸出電壓造成設(shè)備損壞的隱患。
瑞薩電子 iW760 資料信息。
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SOUTHCHIP南芯科技
南芯科技SC3005
初級(jí)主控芯片來(lái)自南芯科技,型號(hào)SC3005,是一顆高性能多模式反激式PWM控制器,支持CCM/QR和DCM工作模式。芯片內(nèi)置X電容放電和高壓?jiǎn)?dòng),可實(shí)現(xiàn)極低的待機(jī)功耗和超快的啟動(dòng)時(shí)間。
SC3005具備自適應(yīng)開(kāi)關(guān)頻率折返功能,在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)獲得更高的效率。重載和滿載時(shí),以最高開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行,輕載下,自動(dòng)降低開(kāi)關(guān)頻率,非連續(xù)模式下通過(guò)谷底開(kāi)通來(lái)獲得高效率。當(dāng)芯片進(jìn)入休眠狀態(tài)時(shí),超低功率損耗可實(shí)現(xiàn)低于5mW的待機(jī)功耗,實(shí)現(xiàn)零待機(jī)功耗。
SC3005集成自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù)功能,能夠在初級(jí)側(cè)控制最大輸出電流,適用于USB-PD快充,能夠減少極端情況下同步整流的電流應(yīng)力。芯片具備全面完善的保護(hù)功能,并具備抖頻和智能驅(qū)動(dòng),改善EMI性能,采用SOP7封裝。
南芯科技SC3501
同步整流控制器來(lái)自南芯科技,型號(hào)SC3501,是一顆自適應(yīng)開(kāi)通檢測(cè)和快速關(guān)斷同步整流控制器,無(wú)需輔助線圈供電,輸出電壓最高可達(dá)22V,最低可低至0V,滿足PD快充應(yīng)用。專利的自適應(yīng)開(kāi)通檢測(cè)電路避免同步整流管誤開(kāi)通,兼容多種MOS,具有超低的靜態(tài)電流,支持多種工作模式,支持高側(cè)和低側(cè)同步整流,外圍元件非常精簡(jiǎn),采用SOT23-6封裝。
南芯科技 SC3501 資料信息。
uPSemi芯熠微
在2025(秋季)亞洲充電展上,芯熠微電子這次參展的零待機(jī)45W和65W雙C口充電器支持最新發(fā)布的蘋果17所需要的動(dòng)態(tài)電源充電方式(USB PD3.2協(xié)議),支持先60W充電20分鐘再回到 40W。
芯熠微PD45W 2C GaN快充方案
這是一款面向量產(chǎn)的“零待機(jī)”快充方案:在架構(gòu)上采用同體系的初級(jí) AC-DC 主控芯片μP5529 + 次級(jí) SR 芯片μP7510協(xié)同,去光耦并以原邊自供電配合 QR/DCM 的 Hz 級(jí)突發(fā)降頻,輕載時(shí)次級(jí)提前停驅(qū);在多口形態(tài)下對(duì)協(xié)議與下游 DC-DC 實(shí)施門控?cái)嚯姡瑢?shí)現(xiàn)空載僅毫瓦級(jí)的待機(jī)功耗。
按 IEC 62301 口徑實(shí)測(cè)空載約 2.3 mW(115V)/≈4 mW(230V),實(shí)現(xiàn)“≤5 mW”的零待機(jī)目標(biāo),同時(shí)兼顧效率、EMI 與快速喚醒,便于穩(wěn)定量產(chǎn)復(fù)現(xiàn)。
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充電頭網(wǎng)總結(jié)
按 IEC 62301 的標(biāo)準(zhǔn)把空載壓到 ≤5 mW即待機(jī)零功耗,各家零待機(jī)方案雖實(shí)現(xiàn)路徑不同,但目標(biāo)一致,即在滿足 QR/DCM 多模高效工作的同時(shí),把空載功耗穩(wěn)定壓到毫瓦級(jí)并可量產(chǎn)復(fù)現(xiàn)。
當(dāng)前零待機(jī)已從宣傳點(diǎn)變成硬指標(biāo),法規(guī)與品牌目標(biāo)疊加,疊加 PD3.2/AVS 與高頻化的小型化趨勢(shì),迫使供應(yīng)鏈向初次級(jí)協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量與參考設(shè)計(jì)閉環(huán)演進(jìn)。對(duì)品牌與工程團(tuán)隊(duì)而言,這既是能效與碳減排的直接收益,也是在多口快充與高功率密度時(shí)代的基礎(chǔ)能力。接下來(lái),充電頭網(wǎng)將持續(xù)跟進(jìn)并對(duì)比各家零待機(jī)方案與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),幫助快速選型落地。



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