iPhone 12的出現引爆了20W PD快充的市場，但隨著時間的推移20W已經無法滿足用戶對于功率的需求，各大芯片廠商和方案商都在推出新品以滿足市場的需求。

作為國內少數掌握氮化鎵功率器件控制技術的芯片原廠之一，亞成微電子股份有限公司推出了一款 全國產化 33W 氮化鎵充電器，該方案通過高度集成的芯片設計以及巧妙的結構組合，實現了精簡的外圍電路和緊湊的PCB布局，具有體積小、功率高、功耗低以及功率密度高等特點，有效幫助快充電源廠商加速中小功率氮化鎵快充量產并節省物料成本，下面來看看實際表現。

 

亞成微33W氮化鎵快充方案主控采用亞成微自研的PWM開關控制芯片RM6601ND，這是一款集成了高壓啟動、GaN驅動器、滿足六級能效要求的PWM+PFM控制器。支持CCM和QR工作模式，內置700V高壓啟動，開關頻率最高為130KHz，支持抖頻功能改善EMI，集成斜坡補償和高低壓功率補償。

亞成微 RM6601ND 集成多種工作模式，在重載情況下，以QR準諧振模式運行，工作頻率130KHz，在低壓輸入時會進入 CCM 模式；RM6601ND 采用專有驅動技術，直驅 E-mode GaN FET ；在輕載或空載情況下，系統工作在 Burst Mode 模式，有效去除音頻噪音，同時在該模式下，RM6601ND 本身損耗極低，因此可以做到超低待機功耗。在任何模式下，都集成了特有抖頻工作模式，以改善 EMI。

RM6601ND同時集成了多種保護模式和補償電路，包括VCCOVP，內置OTP，外置OVP，欠壓鎖定uvlo)，逐周期過流保護OCP，過載保護（OLP），CS短路保護，輸出肖特基短路保護等，并內置斜坡補償功能。

開關管采用英諾賽科INN650DA04，這是一顆DFN5*6封裝的氮化鎵開關管，具有小體積，散熱快，開關損耗低等優勢。

這款充電器的同步整流控制器同樣來自亞成微自研的RM5020T，這是一款用于替代反激變換器中副邊肖特基二極管的高性能同步整流控制芯片，外推超低導通阻抗MOSFET以提升系統效率。MOS導通時，Vds被控制在約-30mV， Vds一旦變為正值，MOSFET以極快速度關閉。 RM5020T采用高壓自供電方式實現VCC供電，同時支持正端接法和負端接法。這使得芯片在輸出電壓很低甚至短路時，VCC仍可穩定供電，可直接應用于電池充電。可編程的振鈴檢測可防止芯片在DCM和QR模式下Vds振蕩導致的錯誤開啟。

亞成微RM5020T支持DCM、CCM、QR工作模式，開關頻率最高支持200KHz，支持寬范圍輸出電壓。支持高側和低側同步整流，內置振鈴檢測防止誤開啟，具有低開關延遲。

同步整流管也采用亞成微自研的RMD070N10S，NMOS，耐壓100V，導阻7mΩ，DFN5*6封裝。

RMD070N10S詳細資料。

亞成微33W氮化鎵快充方案的體積要比蘋果20W PD充電器還要小。

和一元硬幣對比一下。

整套方案的長度約為27.80mm。

寬度約為24.50mm。

厚度約為26.56mm。

 

使用POWER-Z KT002讀取快充協議，實測支持PD、PPS、Apple2.4A、QC2.0、QC3.0、QC4+、AFC、FCP快充協議。

PDO方面支持5V3A、9V3A、15V1.8A、20V1.35A四個固定輸出檔位，以及3.3-11V3A、3.3-21V1.3A兩組PPS快充檔位。

使用充電器為iPhone 12 Pro充電，握手9V電壓，功率在20W左右。

為魅族18 Pro充電可以提供28W+的快充功率。

因為充電器支持PPS快充，所以為三星S20 Ultra充電可以提供PPS快充，功率在26W以上。

為努比亞Z30 Pro充電可以握手15V高壓檔位，功率為22.51W。

為華為Mate40 Pro充電可以提供PD快充，功率在12W左右。

使用充電器為一加9 Pro充電，功率為9.03V 1.89A 17.12W。

為魅族17 Pro充電，功率為8.71V 2.44A 21.35W。

 

充電器如果經常插在插座上不使用也是會耗電的，只不過非常小而已。經過功率計測試，亞成微33W氮化鎵快充方案在220V 50Hz的空載功耗為0.028W，換算下來一年損耗的電能約為0.24KW·h，若市價電為0.6元/KW·h，則充電器一年的電費約為0.14元左右。

110V 60Hz時的空載功耗為0.033W，換算下來，一年損耗的電能約為0.23KW·h，若市價為0.6元/KW·h，則充電器一年的電費約為0.13元左右。

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，下面是亞成微33W氮化鎵快充方案在220V 50Hz和110V 60Hz交流輸入的情況下分別進行了轉換效率測試，測試結果如下：

220V 50Hz下，將亞成微33W氮化鎵快充方案在各個電壓檔位的輸出功率拉滿進行測試：四個檔位測得插線板AC端輸入功率和USB端輸出功率，通過計算，可得充電器的轉換效率從82.32%到90.64%不等。

110V 60Hz下，充電器的轉換效率從86.39%到88.86%不等。

由于充電器中采用開關電源，變壓器次級輸出的并非直流電，需要經過整流和電容濾波輸出，也就是充電器輸出會存在紋波。充電頭網采用示波器測試充電器輸出的紋波值，與國家標準進行比對，檢測充電器的輸出質量。紋波越低，充電器的輸出質量就越高。

這是使用亞成微33W氮化鎵快充方案在220V 50Hz交流輸入下的紋波測試，紋波測試分為空載（柱狀圖中Y軸電流為0A）和重載（柱狀圖中Y軸電流為非0A）兩種。紋波最高為84mVp-p，充電器處于20V1.35A輸出狀態；最低為44mVp-p，充電器處于15V0A空載狀態。

110V 60Hz下，紋波最高為108mVp-p，充電器處于20V1.35A輸出狀態；最低為32mVp-p，充電器處于20V0A空載狀態。

 

紋波測試小結

 

國家標準中充電器紋波要求是不高于200mVp-p，亞成微33W氮化鎵快充方案在110V 60Hz、220V 50Hz輸入電壓下，所有輸出功率紋波峰峰值均低于200mVp-p這個標準，表現不錯。

最后還對充電器的溫控方面進行了測試，測試在25℃的恒溫箱內進行，測試條件為以20V1.35A 27W的功率持續滿載輸出1小時后使用熱成像儀對充電器表面的溫度進行采集。

1小時后采集到表面最高溫度為79.5℃。

另一側的表面最高溫度為72.9℃。

在測試溫度時同時也對充電器是否可以滿載運行做了測試，按照額定功率20V 1.35A 33W滿載對充電器進行穩定性測試，測試時間為一小時，測試過程中電壓值呈水平直線，無明顯波動情況，長時間滿載比較穩定。

   

亞成微的這套基于RM6601ND+INN650DA04+RM5020T+RMD070N10S 的全國產化 33W氮化鎵快充方案 通過高度集成的芯片設計以及巧妙的結構組合，提升功率的同時，進一步縮小了充電器體積，并且功耗更低，性能方面還支持20V高壓快充，支持最高27W快充與33W PPS快充，可完美匹配iPhone系列以及其他主流品牌手機快充。

iPhone 12的發布引爆了20W快充的市場，而亞成微的這套快充方案則是為下一個爆發點做準備，比蘋果20W PD充電器的體積有明顯的減小，但功率卻比后者更高，為廣大快充廠商提供了一個更為優質的選擇，同時幾近量產的方案可以減少后期反復調試的時間，有效幫助快充電源廠商加速產品上市。