硝基矽DXP8001FA氮化鎵整合控制器晶元加持,65W多口快充方案解析

Mondo 科技 更新 2024-02-01

氮矽科技推出65W氮化鎵快充參考設計,具有2C1A輸出介面,任何USB-C埠均支援65W快充輸出。 該參考設計採用硝基矽最新的氮化鎵整合控制器晶元DXP8001FA,該晶元整合了氮化鎵HEM和控制器,大大降低了電路設計和除錯的難度。

同時,該晶元還支援寬電源電壓範圍,滿足PD快充的輸出電壓範圍,無需額外元器件供電,進一步簡化了外圍電路。 下面充電頭網路將帶來氮矽科技65W氮化鎵一體化快充解決方案的分析,讓我們一起來看看這個解決方案的設計。

Nitrosilicon Technology 65W 參考設計側面有一塊小板。

側板焊接有整流橋和同步整流電路,輸出側還焊接了一塊小板,用於焊接USB-C輸出插座。

游標卡尺測量的PCBA模組長度約為538mm。

寬度約為483mm。

厚度約為24mm。

測得的參考設計重量約為 65 克。

開啟 DEMO 電源,使用 ChargerLab Power-Z KM003C 測量 USB-C1 埠是否支援 FCP、SCP、AFC、QC30/4+、sfcp、pe2.0、pd3.0、pps、dcp、sam 2a、apple 2.4A充電協議。

PDO資料包顯示,USB-C1埠還有5V3A、9V3A、12V3A、15V3A和20V325A五組固定電壓範圍,33-11V5A設定PPS電壓範圍。

經測得,USB-C2 埠與 USB-C1 埠相容相同的協議。

此外,PDO資料包相同,兩個USB-C埠的輸出效能相同,支援盲配供電。

最後測量USB-A口支援FCP、SCP、AFC、QC30、sfcp、pe2.0、dcp、sam 2a、apple 2.4A充電協議。

PCBA模組正面一目了然,左下角焊接有輸入保險絲,安全X2電容,底板焊接NTC熱敏電阻,共模電感。 高壓濾波電容器焊接在左側,變壓器焊接在右側。 右側焊接在輸出降壓板上,降壓電感和濾波固態電容器焊接在小板上,底板焊接有同步整流控制器和濾波固態電容器。

PCBA模組的背面焊接了乙個GaN整合控制器晶元、兩個SMD Y電容和乙個反饋光耦。 此參考設計具有 65W 輸出功率,具有固定電壓輸出和同步降壓電路。 讓我們從輸入開始。

PCBA模組的輸入端子一目了然,左側焊接高壓濾波電容,右側焊接熔斷器,安全X2電容和NTC熱敏電阻。

輸入保險絲用熱縮管絕緣。

安全X2電容器來自Konisson,規格為022μf。

NTC熱敏電阻絲印3D-7,用於抑制上電時的浪湧電流。

共模電感器由漆包線和絕緣線纏繞而成。

PCBA模組側板上焊接了兩個整流橋,同步整流控制器和同步整流管。

輸入端的兩個wrmsb40m整流橋來自深圳沃德實業,規格為4A 1000V。 WRMSB40M是一種柔性電橋,具有柔和的恢復曲線和平滑的關斷特性,可以降低二極體的結電容,實現極小的諧波振盪。

Wald WRMSB40M 細節。

充電頭網了解到,世界軟橋也已應用於OPPO 50餅乾氮化鎵快充、紅大順65W氮化鎵充電器、飛頻65W USB PD氮化鎵充電器、ROCK 65W氮化鎵充電器、邁多多65W氮化鎵充電器、邁多多30W 1A1C快充充電器等產品,效能得到了客戶的一致認可。

整流橋的小板後面焊接了乙個高壓濾波電容器,來自永明。

高壓濾波電容器的額定電壓為 27 F400V。

輸入保險絲後面是乙個差模電感器,由熱縮管護套絕緣。

其他四個濾波電容器的規格相同,均為27 F400V,濾波電容器的總容量為135 F。

該參考設計的核心是 Nitrosilicon Technology 的 GaN 整合控制器 IC,型號為 DXP8001FA。 該晶元整合了乙個 650V 165M 氮化鎵開關和乙個高頻反激式控制器,用於 PD 快速充電介面卡應用。 該晶元支援9-85V的電源電壓範圍,覆蓋33-21V 輸出電壓免除了額外的電源繞組和降壓電路。

DXP8001FA採用自適應多模控制,支援DCM和QR模式,支援突發模式,提高能效。 該晶元整合了豐富的保護功能,包括輸出過壓保護、電源過壓保護、欠壓保護和取樣電阻短路保護。

DXP8001FA採用DFN8*8封裝,有效降低晶元溫公升。 通過整合氮化鎵開關和控制器,提高了轉換效率、功率密度、可靠性和開關頻率,減少了寄生引數對系統的影響,減少了元件數量,簡化了快速充電源的設計。

硝基矽技術DXP8001FA情況說明書。

變壓器鐵芯緊密纏繞,並用膠帶絕緣。

四川泰瑞翔科技有限公司的SMD Y電容器具有體積小、重量輕的特點,非常適合氮化鎵快充等高密度電源產品。 部件號為TMY1102M,較低的部件號為TMY1222M。

特瑞翔專注於被動元件的研發、生產和銷售,註冊資金1億元。 它擁有SMD TRX和DIP TY電容器兩大類獨立電容器品牌,TRX將致力於陶瓷材料的研究,以拓展更多品類的應用,為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網了解到,除了被倍思高通QC5認證100氮化鎵快充、邁多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化矽PD快充、 等,也可應用於海路通、First Guard、貝爾金等品牌的20W迷你快充,效能得到了客戶的一致認可。

億光EL1019光耦用於輸出電壓反饋。

同步整流控制器絲網印刷IBHJN,實際型號為MP6908A,來自MPS鑫源半導體,最大工作頻率為600kHz。 支援DCM、CCM、QR、ACF多種工作模式,支援高邊和低邊應用,並具有振鈴檢測功能,防止誤開。

同步整流管來自威安,型號WMB072N12LG2,NMOS耐壓120V,導通電阻54M,PDFN5060-8L包裝。

輸出濾波電容覆蓋有紅色絕緣套管。

輸出端焊接有降壓小板,小板焊接有USB-C母聯結器、同步降壓開關管、固態電容濾波。

小板的背面焊接有降壓電感器。

兩個降壓電路的主控制晶元採用智融SW3516H,用於降壓控制和協議識別。 智融SW3516H是一款高度整合的多快充協議雙口充電晶元,支援A+C口任意埠快充輸出,雙口獨立限流。

該SW3516H整合了乙個 5A 高效同步降壓轉換器。 支援PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP等多種快充協議,最大輸出PD 100W,CC CV模式,雙口管理邏輯。 只需少量外圍元件,即可形成完整的高效能多快充協議雙口充電方案。

智榮科技SW3516H資料。

通過對充電頭網路的拆解,發現SW3516H還用於華碩65 2C1A氮化鎵充電器、努比亞65W氘峰三口氮化鎵快速充電器、雷柏65W氮化鎵快充、Greenlink 65W 4C口氮化鎵快充充電器、聯想90W閃充雙口氮化鎵充電器、巨集達順120四口2C2A快充等產品, 此外,智融的快充晶元還可用於USB PD快充移動電源、快充車充等領域。

另一款降壓協議晶元也採用智融科技SW3516H。

兩款同步降壓開關均來自瑞駿半導體,型號為RUH4040M2,NMOS,耐壓40V,導通電阻8M,採用PDFN3333封裝。

兩個降壓電感器用熱縮管絕緣。

兩個濾波電容來自瑞龍,規格為220 F25V,兩個電容對應兩個輸出。

相同規格的濾波電容器也焊接在小板的背面。

USB-C2 和 USB-A 埠的 VBUS 開關來自瑞駿半導體,型號為 RU30D20,為雙 NMOS,耐壓 30V,導通電阻 85M,PDFN3333包裝。

用於自動配電控制的無標準 MCU 特寫。

USB-C插座通過焊接固定,黑色橡膠芯不露出銅。

USB-A 插座有乙個綠色橡膠芯,前面有乙個輔助觸點。

通過對矽氮DXP8001FA氮化鎵整合控制器晶元的參考設計分析,發現該參考設計的開關電源只使用乙個晶元,取代了傳統氮化鎵快充中控制器+氮化鎵開關的設計。 該參考設計使用 DSP8001FA GaN 整合控制器晶元,這是一種具有固定電壓輸出的反激式架構。

輸出採用兩個獨立的降壓電路,採用智融科技的SW3516H降壓協議晶元,外接開關管和降壓電感,實現三口快充。 PCBA模組採用三小板組合焊接,分散了熱源,降低了溫公升,便於散熱設計。

DXP8001FA採用自適應多模控制,支援DCM和QR模式,支援突發模式,提高能效。 該晶元整合了豐富的保護功能,並採用熱增強型DFN8*8封裝,為GaN快充提供了高效可靠的解決方案。

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