前言

2023（秋季）亞洲充電展于8月23-25日在深圳福田會展中心3號館舉辦，匯聚數百家知名企業參展。此次展會以推動充電行業交流與發展，打造一個關于技術交流的平臺為目的，通過對行業的發展趨勢的交流和相互間的技術交流，尋找產業升級新機遇，研判未來趨勢，商討行業觀點并深化合作，結合國內外經濟發展情況，推動構建產業間的相互合作。

2023年08月23日，由充電頭網發起的2023（秋季）亞洲快充大會在深圳福田會展中心舉行，匯聚了眾多國內外眾多半導體產業鏈的專家、學者、企業代表等半導體領域的大咖，互相交流半導體技術和半導體未來的發展趨勢，為大家分享最新半導體領域的技術和干貨，其中無錫硅動力微電子股份有限公司（簡稱：硅動力）受邀出席，帶來了《無錫硅動力微電子AC/DC 快充產品與高頻QR氮化鎵方案介紹》的精彩演講，本次演講內容主要是分享硅動力的AC/DC 快充產品的介紹、高頻QR氮化IC的特點以及DEMO相關的性能展示，幫助客戶快速高效的實現快充電源設計。

擔任本次的演講嘉賓是無錫硅動力微電子股份有限公司市場應用總監蔣萬如先生。蔣萬如先生曾在知名外企和電源企業擔任芯片應用和研發管理工作，在開關電源產品研發和電源管理芯片應用方面有超過20年的工作經驗，現在主要負責AC/DC電源芯片定義和系統應用工作，參與申請了多項芯片發明專利。

本次演講由公司簡介、 AC/DC 快充產品介紹、高頻QR氮化IC特點、 DEMO 性能展示共4個部分組成。

首先進行的是公司簡介。

無錫硅動力微電子股份有限公司成立于2003年6月，目前擁有145名員工，產品主要涉及工業、消費類AC-DC、DC/DC等領域，是工信部認證的集成電路設計企業，省科技部認定的江蘇省高新技術企業，江蘇省工程技術中心和市科技部認定的無錫市工程技術中心。

公司擁有65名科研人員，占公司員工的44.83%，研發骨干主要來自國內外知名電源類半導體企業，擁有73項專利和授權，電源技術方面與浙江大學成立電源管理芯片聯合實驗室，在材料器件的研究方面與東南大學成立寬禁帶半導體材料與器件聯合實驗室。共同助力氮化鎵的發展和國產芯片實現平替的愿景。

以上是硅動力近年來獲得的企業榮譽。

硅動力的產品主要應用于適配器、快充、家電、智能電表等領域。硅動力長期耕耘在AC/DC電源管理領域，目前產品已完整覆蓋1-500W功率段、小體積、高效率的整套電源解決方案，產品廣泛應用于快充、適配器、家電、顯示屏等領域。

在PD&UFCS等充電產品應用領域，有全系列的AC/DC SSR控制芯片和同步整流芯片等產品供客戶選擇。其中在快充18-65W功率段的市場占有率位于前列，累計出貨超過1.5億PCS。

第二部分內容，重點介紹AC/DC 快充產品芯片。

快充系統分為功率轉換部分和協議部分兩大部分。本節內容重點介紹AC/DC功率轉換部分。截止目前，硅動力擁有2大系列，首先是覆蓋18-33W的內置Si-MOSFET 方案的初級控制芯片和次級同步整流，整套方案自帶全面的保護功能，定位簡單易用。

在18~25W之間的產品推薦使用SP664X和SP663X系列，25W~33W使用SP8666系列。第二大系列是覆蓋20-150W的氮化鎵解決方案，同樣在初級控制芯片和次級同步整流上有不同解決方案，采用高頻谷底鎖定工作模式，頻率最高支持350K，在20~70W區間推薦使用SP968X內置氮化鎵系列，超過70W建議使用控制器SP9680和SP8680F外驅氮化鎵方案，廠商可根據需求進行選擇。

第三部分是高頻氮化鎵控制IC特點。

上圖是典型65W應用線路圖，簡化外圍的合封方案采用SP9687H+SP6520H，內置0.26Ω的增強型氮化鎵；簡易化設計，芯片外圍僅需設置3個電阻，分別是R1輸入欠壓保護電阻、R6//R7限流控制電阻、R3輸出過壓保護電阻；外置OTP功能，提供周邊零件保護

硅動力的氮化鎵控制芯片中滿載工作在谷底鎖定模式，中輕載工作在降頻模式，輕載、空載工作在省電模式，實現全負載段效率的均衡。

SP968X系列支持集成/外驅GaN功率器件，適合設計USB-PD&UFCS的快充方案；高頻準諧振谷底鎖定 + PFM + Burst mode工作；最高工作頻率支持350K；自適應補償的Burst工作模式，降低輕載紋波；自適應環路增益補償維持寬輸出電壓下的穩定工作；初級限流環保護，易于滿足安規LPS要求；可選單段或雙段限流，滿足多口充電或單口充電系統；驅動優化和調整技術，降低次級整流管應力，優化EMI。

QR谷底鎖定的測試展示圖，圖中可以看到谷底鎖定的工作非常穩定。

芯片特點內置全面的保護功能，包括: 輸入AC的欠壓保護，過流保護OCP)、過載保護(OLP)，輸出短路保護(SCP），針對異常的故障過流保護(次級繞組或SR整流管短路)；初級CS電阻OPEN/SHORT保護；VDD過壓/欠壓保護；內置OTP保護和外置NTC提供器件OTP保護。

氮化鎵控制芯片的多樣化封裝，可以面對不同應用體積的需求，廠商可自行選擇QFN5x6、QFN8x8、ESOP7、ESOP10封裝工藝。在20~45W推薦使用ESOP7，45~65W的小體積上推薦使用QFN8x8，散熱面積更大，能夠降低芯片溫度，帶來更好的溫升表現。硅動力提供的定制封裝，通過封裝的客制化，增加散熱面積，降低熱阻，降低打線寄生電感影響，提高可靠性。

第四部分是DEMO性能展示。

以上是硅動力的PD 65W 實際電路圖，包含功率轉換部分和協議部分，采用SP9687H+SP6520H。如果不需要PPS，框中部分可去除即可，使外圍更加精簡。

實際的PD 65W的DEMO圖片，采用AT23/12.9變壓器，DEMO的功率密度大于2W/CC。

效率測試，在20V，65W情況下，平均效率可達93.1%，滿載效率在90V情況下，接近93%，115V/230VAC情況下，大于93.1%。還有很大的優化空間。

在5V情況下，平均效率也高于91%，滿載效率高于92.4%，待機功耗低于50mW（帶協議）。測試的高低功率，都能夠實現較高效率，主要得益于芯片內部頻率曲線的優化和QR拓撲和鎖谷帶來的優勢。

DEMO的溫升表現，采用單板雙面PCB的設計。在環境封閉無外部散熱的情況下，芯片在90V工作時，溫度控制在104.3度，只需進行簡易的散熱設計即可推向市場，有效縮減產品開發時間。

EMI的性能測試，在AC 230V情況下，傳導余量大于10dB，輻射余量大于9dB。能夠獲得這么好的EMI性能表現，主要是通過優化驅動+QR 谷鎖+頻率抖動優化，這樣可以簡化變壓器屏蔽繞組設計和減少EMI濾波元件。

同步整流電壓應力測試，驅動會根據模式進行調節。

得益于抗干擾和驅動方面的優化。EMI傳導、輻射通過EN55032 Class B標準，余量>6dB，ESD滿足IEC 61000-4-2，12kV/20kV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。