前言

相比一般的電子設(shè)備，筆記本電腦對(duì)于電源的要求要嚴(yán)苛得多，需要電源能夠長時(shí)間穩(wěn)定大功率輸出。此外隨著氮化鎵技術(shù)以及USB-C接口的普及，傳統(tǒng)“板磚”式電源適配器正在慢慢被更小更輕的USB-C氮化鎵電源適配器所取代。

知名快充芯片原廠智融科技最近推出了一款基于自家SW1102+SW1608+SW2333全套方案設(shè)計(jì)的氮化鎵電源適配器DEMO，并帶有約1.8米長USB-C線，可支持最大65W PD快充。該DEMO的功率密度高達(dá)1.5W/cm3，基于此設(shè)計(jì)的成品外殼尺寸僅50*46*30mm，相當(dāng)?shù)男∏奢p便，符合市場(chǎng)需求。

智融科技此套方案可以滿足環(huán)溫40°溫升標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)擁有智能谷底鎖定技術(shù)，可以有效降低開關(guān)損耗。此外集成驅(qū)動(dòng)能力動(dòng)態(tài)調(diào)整，次級(jí)VDS無尖峰應(yīng)力，系統(tǒng)最高效率可達(dá)94.4%。下面充電頭網(wǎng)就帶來智融科技這款氮化鎵電源適配器參考設(shè)計(jì)的解析，看看這套方案的設(shè)計(jì)情況。

智融科技65W氮化鎵電源適配器參考設(shè)計(jì)外觀

智融科技65W氮化鎵電源適配器參考設(shè)計(jì)的PCBA模塊輸入、輸出端均已焊接導(dǎo)線，可以方便客戶直接進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

PCB板正面設(shè)有延時(shí)保險(xiǎn)絲、共模電感高壓濾波電解電容、變壓器等器件。板子初次級(jí)間鏤空，后期可加裝隔離板進(jìn)行絕緣保護(hù)。

板子背面設(shè)有整流橋、開關(guān)電源初次級(jí)控制器、初級(jí)開關(guān)管、同步整流管、協(xié)議芯片以及輸出VBUS開關(guān)管。

自帶的USB-C線經(jīng)典黑色配色，做了抗彎折保護(hù)設(shè)計(jì)，外殼磨砂方便插拔。

測(cè)得DMEO長度為45.89mm。

寬度為41.58mm。

厚度為22.57mm。

USB-C線纜長度約為176cm。

總重量約為110g。

給DEMO通電，測(cè)得這款參考設(shè)計(jì)輸出支持PD3.0、PPS、QC4快充協(xié)議。

PDO報(bào)文顯示還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位，以及5-11V5A一組PPS電壓檔位。

智融科技AC-DC產(chǎn)品亮點(diǎn)

亮點(diǎn)一、初級(jí)控制器內(nèi)置100V高壓LDO

SW110X系列氮化鎵直驅(qū)控制器內(nèi)置了100V高壓LDO，為客戶精簡了外圍電路和PCB空間，同時(shí)也節(jié)約了系統(tǒng)成本。另外對(duì)于超寬范圍輸出電壓下變壓器漏感偏大造成的VCC過壓問題也提供了非常大的余量，減少客戶變壓器批量漏感的一致性要求。此外，100V的耐壓也能保證客戶電源產(chǎn)品系統(tǒng)具有更強(qiáng)的浪涌耐受能力

亮點(diǎn)二、精準(zhǔn)的谷底鎖定工作模式

SW110X系列采用Smart_Lock谷底鎖定工作模式，產(chǎn)品在一定輸入電壓和一定負(fù)載工作條件下工作穩(wěn)定，無谷底跳變現(xiàn)象，從而無頻率突變，因此整個(gè)電源系統(tǒng)產(chǎn)品具有更低的輸出紋波，同時(shí)消除了谷底跳變帶來的可聞噪聲。由于谷底精準(zhǔn)鎖定，也為系統(tǒng)效率帶來了一定的提升

谷底鎖定工作波形圖

谷底跳變工作波形圖

亮點(diǎn)三、自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)

眾所周知，QR工作模式在輕載下往往具有更高的SR尖峰應(yīng)力，SW110X系列采用自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，使得QR模式下的產(chǎn)品在輕載，短路，輕滿載開機(jī)和輕重載切換等各種工況下都具有極低的SR應(yīng)力。因此對(duì)某些輸出電壓的應(yīng)用可以采用比競(jìng)品更低耐壓的同步整流管，從而降低系統(tǒng)成本。另外由于消除了SR的尖峰震蕩，也使得系統(tǒng)全負(fù)載段擁有更好的EMI效果。

次級(jí)應(yīng)力圖

亮點(diǎn)四、完善的多重保護(hù)功能

除了常規(guī)的輸入欠壓，輸出過壓，輸出短路，過溫保護(hù)外，SW11XX系列具有自適應(yīng)輸出電壓的LPS過流保護(hù)，滿足相關(guān)LPS認(rèn)證要求。由于AC側(cè)全輸入電壓段都具有比較精準(zhǔn)一致的過流保護(hù)，使得產(chǎn)品后級(jí)在某些異常短路的情況下，前級(jí)也能提供一定的限流保護(hù)，從而防止了PCB較大過流導(dǎo)致的產(chǎn)品過熱甚至融化帶來的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)。

亮點(diǎn)五、系統(tǒng)效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)

SW110X系列采用更低的CS閾值電壓設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品在低壓90V輸入下可以減少CS電阻的損耗和發(fā)熱，具有更高的低壓效率。同時(shí)高壓230V輸入下在高壓降頻和谷底鎖定的工作模式加持下，有效降低了高壓開關(guān)管的開關(guān)損耗，為產(chǎn)品的系統(tǒng)效率也帶來了一定的優(yōu)化提升。產(chǎn)品效率的優(yōu)化提升，為客戶直接帶來了更低的溫升體驗(yàn)，也減少了客戶在散熱上的散熱成本

效率曲線圖

亮點(diǎn)六、可靠的氮化鎵驅(qū)動(dòng)以及氮化鎵合封技術(shù)

SW110X系列產(chǎn)品采用差分驅(qū)動(dòng)的方式，可以更可靠的直接驅(qū)動(dòng)E-Mode氮化鎵，保證了氮化鎵工作的可靠性。通過合理的封裝打線方式使得相應(yīng)的合封氮化鎵系列產(chǎn)品在高頻工作下減少了系統(tǒng)走線帶來的寄生電感震蕩導(dǎo)致的誤開關(guān)問題，從而具有非常高的量產(chǎn)可靠性。

智融科技65W氮化鎵電源適配器方案解析

板子前端設(shè)有延時(shí)保險(xiǎn)絲、共模電感、安規(guī)X電容、高壓濾波電解電容以及工字電感。

延時(shí)保險(xiǎn)絲特寫，規(guī)格為3.15A250V。

共模電感雙線繞制，用于濾除EMI干擾。

安規(guī)X2電容容量0.1μF。

整流橋來自深圳市沃爾德實(shí)業(yè)有限公司，型號(hào)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(dá)到非常少的諧波振蕩產(chǎn)生的效果。選用的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+。

五顆高壓濾波電解電容中，四顆較粗的規(guī)格都是400V27μF。工字電感外套絕緣管保護(hù)。

一顆規(guī)格為400V12μF。

板子左側(cè)區(qū)域設(shè)有變壓器、Y電容以及固態(tài)濾波電容，中心處設(shè)有主控芯片供電電容。

主控芯片供電電容規(guī)格為100V4.7μF。

初級(jí)主控芯片采用智融科技SW1102，是一款針對(duì)離線式反激變換器的高性能高集成度準(zhǔn)諧振電流模式PWM控制器。控制器以超寬VDD供電范圍滿足PD適配器的寬輸出應(yīng)用要求。SW1102通過工作于帶谷底鎖定功能的谷底開啟模式來降低開關(guān)損耗，在空載和輕載時(shí)，控制器切換至BURST模式工作以優(yōu)化輕載效率；空載待機(jī)功耗小于50mW。

SW1102內(nèi)置軟啟動(dòng)電路，集成氮化鎵直接驅(qū)動(dòng)(6V DRV)，可直接用于驅(qū)動(dòng)氮化鎵功率管，支持QR/DCM/BURST多模式工作。控制器集成頻率抖動(dòng)功能和驅(qū)動(dòng)能力動(dòng)態(tài)調(diào)整功能以優(yōu)化EMI性能。

SW1102集成完備的保護(hù)功能，包括Brown-out保護(hù)、VDD欠壓保護(hù)（UVLO）、VDD過壓

保護(hù)（VDD OVP）、輸出過壓保護(hù)（OVP）、輸出欠壓保護(hù)（UVP）、逐周期電流限制（ILIMIT）、 過載保護(hù)（OLP）、輸出電流過流保護(hù)（LPS）、CS開路保護(hù)、片內(nèi)過溫保護(hù)（OTP）、片外過溫保護(hù)（NTC-OTP）等。

初級(jí)開關(guān)管采用英諾賽科INN700D240B，是一顆耐壓700V的增強(qiáng)型氮化鎵開關(guān)管，瞬態(tài)耐壓為800V，導(dǎo)阻為240mΩ，符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用需求，內(nèi)置ESD保護(hù)，采用DFN8*8封裝。

英諾賽科INN700D240B資料信息。

變壓器特寫。

CT 1018光耦，用于輸出電壓反饋。

藍(lán)色Y電容特寫。

同步整流控制器采用智融科技SW1608，這是一款針對(duì)離線式反激變換器的副邊同步整流管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)的高性能控制器，配合 MOSFET 使用替代肖特基整流二極管，可以顯著提高系統(tǒng)效率。其支持6V或者9V VCC供電，并且VCC具有自供電功能，無需輔助繞組供電并支持寬輸出電壓范圍， 并支持High Side/Low Side多種應(yīng)用場(chǎng)景，支持CCM/QR/DCM多種工作模式。

SW1608支持600KHz工作頻率，支持Minimum-on 時(shí)間可配置以及集成驅(qū)動(dòng)電平動(dòng)態(tài)調(diào)整，此外其內(nèi)部集成智能導(dǎo)通檢測(cè)功能，防止 DCM 振鈴引起的誤導(dǎo)通；芯片還具有超低開啟/關(guān)斷傳輸延遲時(shí)間和強(qiáng)下拉電流能力，可以顯著降低整流管的電壓應(yīng)力。采用SOT23-6封裝。

充電頭網(wǎng)拆解了解到，智融科技SW1125/SW1106+SW1608氮化鎵電源方案此前還被雅晶源65W 2C1A氮化鎵充電器、喜微100W 3C1A超高性價(jià)比氮化鎵快充、鉅海65W 2C1A氮化鎵充電器、鴻達(dá)順65W三USB-C口氮化鎵充電器等產(chǎn)品采用。

同步整流管同樣來自智融科技，型號(hào)SWT1008A。

輸出濾波固態(tài)電容規(guī)格為25V1000μF。

協(xié)議芯片采用智融科技SW2333，這是一款高集成度的快充協(xié)議控制器，內(nèi)嵌ARM Cortex-M0內(nèi)核，最高工作頻率40MHz，支持I2C、UART、GPIO等通用外設(shè)接口。SW2333支持0.3~10A 輸出限流控制，50mA/Step；支持光耦/FB/I2C反饋控制以及母線電壓檢測(cè)。集成CV和CC環(huán)路，VIN和VBUS快速放電以及NMOS驅(qū)動(dòng)電路。

SW2333集成Type-C接口邏輯和PD3.1 PHY，支持BC1.2規(guī)范以及蘋果2.4A/三星1.2A模式，支持PD3.1、QC5/4+/4/3+/3/2以及UFCS等多種主流的DPDM快充協(xié)議，還支持私有協(xié)議定制。

SW2333的USB Type-C/USB PD功能強(qiáng)勁，支持Type-C DFP/Source角色；支持3A/1.5A/Default USB Power的Rp值，支持VCONN以及低功耗檢測(cè)模式。還支持硬件BMC發(fā)送與接收器，并集成PD物理層，最高可支持25V電壓輸出。主要應(yīng)用于適配器、插排、車充等領(lǐng)域。

SW2333還具有完備的保護(hù)功能，包括輸入欠壓/低電保護(hù)，輸入/輸出過流保護(hù)，輸入/輸出過壓保護(hù)，輸出欠壓保護(hù)，芯片過溫保護(hù)，VCONN過流保護(hù)，DP/DM/CC過壓保護(hù)以及DP/DM 弱短路保護(hù)。

輸出VBUS開關(guān)管采用砹德曼AD40N50D3，NMOS，耐壓40V，采用PPAK3*3封裝。

充電頭網(wǎng)拆解總結(jié)

智融科技推出的這款65W氮化鎵電源適配器參考設(shè)計(jì)采用了自家全套方案，其中SW1102+SW1608電源方案擁有優(yōu)秀的EMI和低功耗表現(xiàn)，并支持全面的保護(hù)功能，可靠性有保證。兩款器件本身還采用SOT23-6超小封裝，可減少占板面積，加上搭配氮化鎵功率器件設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)電源適配器體積上的突破，符合時(shí)下市場(chǎng)需求。

SW2333協(xié)議芯片支持5-20V經(jīng)典檔位PD快充輸出，同時(shí)還支持PPS快充，特殊情況下還能給蘋果、小米、三星等品牌手機(jī)進(jìn)行充電。參考設(shè)計(jì)全套核心元件均由智融科技提供，可以更好為客戶進(jìn)行技術(shù)性方面的服務(wù)，同時(shí)保證客戶產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定向市場(chǎng)供應(yīng)。

如需了解更多智融科技AC-DC方案，請(qǐng)聯(lián)系銷售經(jīng)理Amanda Wu。